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NASA在实验室模拟土卫六海洋环境 继续更新泰坦潜艇的设计

2018-02-12 16:58:53       来源:科技日报

据物理学家组织网近日报道,美国华盛顿州立大学(WSU)的科学家在实验室创建了一个与土卫六“泰坦”(Titan)的海洋极为类似的环境,希望借此厘清美国国家航空航天局(NASA)正在研制的外太空潜艇在其中的工作原理。NASA计划未来20年内将一艘真正的潜艇发射到泰坦的海洋内。

泰坦是土星的最大卫星,也是太阳系第二大卫星。它与地球相似的一个重要地方在于——它拥有液体。泰坦的表面拥有海洋、河流和云,就像地球一样,其上也下雨,只不过“水文”循环以甲烷为基础而非水。因此,很多天文学家希望派潜艇深入泰坦一探究竟。但泰坦海洋的温度极低,且海洋由甲烷和乙烷组成,建造潜艇变得非常棘手。

此外,这艘潜艇需要研究大气和海洋环境,在海床周围移动,并在地表或以下盘旋。而且与地球海洋中的水几乎匀质不同,泰坦海洋中乙烷和甲烷的浓度会显著变化,从而改变液体的密度特性。因此,潜艇将不得不自动运行,从而进一步加大了研制难度。

在最新研究中,WSU的科学家建立了一个测试室,将液体混合物置于低温下来模拟泰坦的海洋。他们增加了一个两英寸的筒式加热器,它产生的热量与潜艇产生的相当。

研究人员面临的最大挑战之一是理解泰坦海洋中的气泡,因为将潜艇加入非常冷的泰坦液体中,会形成氮气泡。气泡太多会使操纵船舶、查看采集数据和管理压载系统变得困难。

另一个大问题是获得视频。他们利用内窥镜和能耐受低温以及高压的摄像机解决了这一问题,从而可视化测试室内正在发生的事情。他们成功拍摄了乙烷—甲烷雨雪的录像,还研究了甲烷和乙烷湖的冻结温度,并确定,由于液体中含有少量氮,湖泊结冰的温度约为零下198℃,低于预期的零下183℃。

目前,研究人员还在与NASA继续合作更新泰坦潜艇的设计。

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