建造外星潜水艇的第一步_风闻

　　翻译：王婧彧

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　　正在按照2019年的部署降落的“俄耳甫斯”号

　　Credit: Evan Kovacs

　　译者注：俄耳甫斯是希腊神话中用琴声战胜海妖获取金羊毛，并穿越幽冥寻找妻子的音乐天才。

　　科学家们即将测试一项新的深海探索技术，这种技术未来能够在木卫和土卫的地下海洋中寻找生命。这是NOAA (美国大气和海洋局, National Oceanic and Atmospheric Administration)在船上进行的为期两周的演示考察中的一项。

　　这个新的水下仪器叫做“俄耳甫斯”号(Orpheus)，它借助于NASA的JPL（喷气动力实验室，Jet Propulsion Laboratory）为“毅力”号火星车和“灵巧”号直升机设计的自主导航软件。这艘由WHOI (伍兹霍尔海洋研究所, Woods Hole Oceanographic Institution)制造的迷你潜水艇的主要任务就是拓宽人类对海洋最深区域——超深渊带(hadal zone)的认识。

　　JPL的机器人专家罗素•史密斯(Russel Smith)在5月5号的线上发布会上介绍说，超深渊带的沟谷深达6千至1万1千米，这种环境带来的挑战与其它行星上仪器所经受的十分类似。

　　毅力号的经验

　　史密斯表示，地球的深海和太空探索有很多相似之处。比如，需要大量工程设计来解决通信数据受限以及机械自动化的问题，同时还要适应有挑战性的环境条件。

　　为了在黑暗、未知的深度运动，“俄耳甫斯”号将会借助NASA为火星2020任务设计的TRN技术 (地面相对导航技术, Terrain Relative Navigation)。这项技术帮助了“毅力”号在2月18日成功降落在杰泽罗陨石坑，并指引“灵巧”号完成了历史性的飞行。

　　史密斯负责研究“毅力”号、“灵巧”号和“俄耳甫斯”号上的软件。他介绍说，地面相对导航技术通过相机四面观察并辨认出环境中的主要特征。这个仪器就利用这些特征进行导航。就像你走进了客厅然后看到了沙发和电视，机器人也是这么做的。

　　2018年，JPL的工程师罗素•史密斯(Russel Smith)和WOHI的工程师莫莉•科伦(Molly Curran)在“俄耳甫斯”号的第一次下潜前调整相机。

　　Credit: Ken Kostel 

　　在深海寻找生命

　　在5月14-27日为期两周的NOAA“欧凯纳斯”号轮船上的演示中，尽管“俄耳甫斯”号还没下潜到最后的深度，但它会全力以赴。这艘无人迷你潜艇将会全天不间断工作，在轮船从佛罗里达州卡纳维拉尔角到弗吉尼亚州诺福克的航行途中绘制海床地图。这艘自动驾驶潜艇还会测试eDNA（新型环境DNA，novel environmental DNA）技术，这种技术能够从水和土壤中获得生活其中的生物DNA样本。

　　WHOI的深海生物学家蒂姆•山克(Tim Shank)是这项任务的首席科学家，他希望“俄耳甫斯”号能够打开深海探测的新篇章，并且能揭示压力为海平面一千多倍的神秘世界的秘密。

　　山克在发布会上说道：“我们知道超深渊带有极其多的有机物质和生物多样性，那里的生物体需要独特的适应能力从而在高压环境下生存。但是，至今我们还从没有仪器去过那里。”

　　“俄耳甫斯”号的前任“涅柔斯”号的不幸命运证明了深海探测的艰难。在2014年，它在新西兰附近的克马德克海沟9990米处由于每平方厘米2860千克的高压而内爆了。

　　立方星方法

　　“涅柔斯”号的失败让山克和他的同事们重新思考探索超深渊带的方法。他们把“俄耳甫斯”号设计得比WHOI之前的深海探测器更小更便宜。

　　“俄耳甫斯”号重约250千克，是“涅柔斯”号的十分之一。这个两米长的迷你潜水艇造价约200万美元，是“涅柔斯”号的四分之一。利用WHOI描述的立方星方法，更快更低价地发展新技术，不仅能让科学家们在失败时替换仪器，还能建立起一整个探索舰队。

　　山克表示，他们的大目标是拥有一个仪器网，比如说12个仪器，以及基站。这些仪器会相互交流彼此的位置、在干什么以及在采集什么样品。

　　这个自动潜水艇将会在海床上驰骋，拍摄高像素的海床照片并被转换为3D地图，它还会寻找生命的痕迹。

　　位于木卫二欧罗巴致密冰壳下的潜水艇承受的压力将会与在超深渊带的十分接近

　　Credit: NASA//JPL-Caltech/SETI Institute

　　下一站:木卫二

　　但是，山克已经开始关注太阳系其它星球的海洋了，比如说木卫二和土卫二的。实际上，在发布会上，山克指出，木卫二冰壳下方12千米处的压力和超深渊带最深处的压力相近。此外，“俄耳甫斯”号测试的DNA传感器对于在海洋覆盖的卫星上寻找微生物来说，将会十分有用。

　　地球上的超深渊带会带来在木卫二上的相似体验。“俄耳甫斯”号正在相同的深度工作，因此，我们将它作为仪器和传感器的试验场是很合理的。我们将会学会怎样导航，怎样自动操作。

　　山克补充说，通过与海洋探索团队的合作，NASA能够利用现成的知识和经验，而不必从头再来。

　　20世纪70年代发现的热泉附近丰富的生态系统改变了生物学家们对于生命所需环境的观念。海洋覆盖的卫星上会不会也有着类似的生态系统呢？

　　Credit: NOAA

　　向太空进发

　　史密斯说，NOAA和WHOI有许多探索地球海洋的经验，而地球的海洋正是探索其它星球海洋很好的试验场。双方团队经验可以互补。并且，他们通过合作迅速建好了仪器，避免自己再走弯路，加速研制地球深潜器和未来海洋星球探测器。

　　由于体型娇小，“俄耳甫斯”号起了一个很好的带头作用，为研制出适合探索其它海洋星球的迷你潜水器进行了良好的奠基。但是，要让这项技术适合星际旅行，还需要将它的体型减少至少十分之一。

　　将又重又大的物体发射到宇宙中十分昂贵，所以任何东西都要尽量变小。山克告诉我们，“我们还会确保电子设施能够抵挡住宇宙射线的攻击，因为在那些卫星上没有大气层的保护。”

　　令人期待的热泉

　　山克表示，如果在木卫二或土卫二上发现了生命他不会吃惊。1977年深海热泉的发现彻底改变了生物学家们对于地球上生命的看法。这些海床上的裂缝位于海面下几公里处。它们释放高温并富含矿物的水，滋养了一个拥有独特微生物、软体动物和鱼类的繁荣的生态系统。这些生态系统在没有阳光的情况下生存了下来。不同于光合作用，热泉周围的微生物通过分解沉降到海床上的富含碳的分子来制造其它生物赖以生存的有机物。

　　山克说：“我想不出这种环境在木卫二上不存在的原因。生物所需要的只是一个温暖的星球内核，行星引力已经提供了这个条件。行星引力的拉伸和压缩，使卫星的海床产生裂缝，液体流入并被海床的运动加热。一旦有了岩石、热源和热水，就有微生物存在。”

　　原文链接：

　　https://www.space.com/orpheus-ocean-autonomous-submarine-europa-technology

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来源：网络