2023 年 8 月 10 日

 

• 為什麼地球和金星這兩個大小和質量非常相似的行星在 45 億年的時間裡演化卻如此不同？
• NASA 的 VERITAS 任務希望查明這些問題和其他問題的真相。DLR 是這方面的重要合作夥伴。
• 目前冰島正在進行為期兩週的實地考察，為 2030 年代的金星任務做準備。
• 冰島火山是為未來金星任務做準備的絕佳試驗場。
• 重點：太空旅行、探索、行星研究、雷達技術

 

VERITAS是 NASA 的一項任務，將圍繞金星運行，收集紅外光譜、雷達圖像、地形和乾涉測量數據。德國航空航天中心（DLR）是這裡的重要合作夥伴。目前正在冰島進行實地考察，為計劃在未來十年進行的金星任務做準備。這就是DLR先進機載 F-SAR 雷達傳感器的用武之地用於研究和描述金星上預計也會出現的熔岩流類型。與此同時，德國航天中心的科學家正在地面上使用金星發射率測繪儀（VEM）原型來記錄近紅外光譜特性。冰島的實地考察是由美國宇航局噴氣推進實驗室（ JPL ）、德國航天中心和一個國際科學團隊聯合進行的探險活動。VERITAS 代表“金星發射率、放射科學、InSAR、地形學和光譜學”。

冰島火山是進行科學實驗的絕佳試驗台，為未來前往地球鄰居金星的任務做準備。“表徵和測量金星火山和構造活動的範圍和性質是了解固體行星表面和岩石行星總體演化的關鍵，”金星博士說。Sue Smrekar，JPL 的 VERITAS 首席研究員。NASA 在 20 世紀 90 年代的麥哲倫任務首次詳細“觀察”了籠罩在硫酸雲中的金星表面。

基於麥哲倫任務雷達測量的全球地形圖顯示，這顆行星的表面在過去 5 億年裡幾乎完全被火山活動重塑。麥哲倫之後，房間裡仍然存在很多問題。對麥哲倫數據的評估引發了進一步的問題：為什麼在大小和質量上幾乎相同的地球和金星會出現在第四次運行中？50億年的發展走了完全不同的道路？在最後一次全球地表重塑之前的四十億年裡發生了什麼？還有活火山嗎？這些問題是 2030 年代進一步探索金星的新任務的動力，也是今天在冰島開展的任務前活動的動力。

 

雷達 - 一種以高分辨率觀察金星表面的方法

DLR微波和雷達研究所使用其位於冰島的 F-SAR 雷達系統從飛機上拍攝雷達圖像，並獲取與後來的金星雷達任務（例如 NASA 的 VERITAS 或歐洲航天局的 EnVision ESA）類似的數據。 。

來自 DLR 的 F-SAR 雷達系統的數據將用於估計熔岩流的表面特性，並測試完成 VERITAS 任務所需的算法和方法。“我們的多尼爾 228-212 研究飛機在距地面6,000 米的高度運行，同時收集多個頻段的雷達數據，類似於VERITAS 和EnVision 在金星上使用的雷達數據，以及麥哲倫在金星上使用的雷達數據。在 20 世紀 90 年代，”DLR 高頻技術和雷達系統研究所的 Ralf Horn 解釋道。

此外，冰島的VERITAS科學家正在進行地面測量，並從各種類型的凝固熔岩中收集岩石樣本用於實驗室分析。這些稍後將用於更好地解釋金星任務的雷達數據。數據在兩個測量區域收集，包括空中和地面。第一個測量區域位於雷克雅內斯半島，最後一座活火山利特利-赫魯圖爾就位於此處。第二個測量區域位於阿斯賈火山附近的Holuhraun地區，該地區的面積甚至比敘爾特島還要大，面積近100平方公里。Holuhraun 是由 2014/2015 年一次超長且大規模的火山噴發形成的。“DLR 雷達系統 F-SAR 獲取乾涉和偏振數據的靈活性對於開發研究金星的算法至關重要，”DLR 博士強調。JPL 的 Scott Hensley、VERITAS 的項目科學家和 EnVision 的儀器項目科學家。

 

金星發射率測繪儀 (VEM)

博士 德國航天中心行星研究所的 Solmaz Adeli在冰島戰役期間帶領團隊對火山表面進行光譜研究。“當金星發射率測繪儀（VEM）在任務階段從軌道提供‘真實’金星數據時，這將對我們描述金星行星表面重要地質地形的礦物成分和起源有巨大幫助，”說她。VEM 是 DLR 為 NASA 的 VERITAS 和 ESA 的 EnVision 任務提供的近紅外光譜相機。它是第一個專門設計用於從軌道繪製金星表面岩石類型和礦物學地圖的儀器。

她的團隊使用 V-EMulator，這是將搭載在 VERITAS 上的 VEM 近紅外多光譜相機的原型。熔岩流被分類，範圍從非常新鮮的地形到歷史上已經改變的區域。對於冰島的研究人員來說，“非常新鮮”意味著他們可以測量熾熱的熔岩，這些熔岩是今年7月10日至8月初從利特利-赫魯圖爾火山噴發的，目前正在冷卻。

該團隊還將收集凝固熔岩樣本，這些樣本將被帶到德國航天中心柏林基地的行星光譜實驗室（PSL ）。在那裡，在與金星相似的溫度下，將在模擬室中以不同波長分析它們的發射率。岩石在“正常”溫度（即地球上普遍存在的溫度）下的光譜特性與金星等高溫下的值不同。為了能夠正確地解釋數據，準確理解所測量的內容非常重要。

由於金星上很可能仍然存在活火山，VERITAS 團隊的另一個小組正在使用從現場活動中獲得的數據來更好地了解地球鄰居上假定的火山活動。德國航天中心行星研究所柏林自由大學的訪問科學家尼爾斯·穆勒 (Nils Müller) 表示：“我們檢查活躍噴發的紅外信號並尋找新的熔岩流。” Dyngjusandur 沙漠（寒冷的沙漠）和來自裂縫的兩條熔岩流（Holuhraun 和 Thorvaldshraun）是冰島的絕佳類比，可以為研究做好準備。這些最近的熔岩流足夠大，即使它們發生在金星上，也足以被檢測到。

在冰島大學和歐洲行星協會的支持下，在冰島進行了為期兩週的實地考察，於2023年7月31日開始。第一個勘察地點是著名的阿斯賈火山附近的偏遠Holuhraun火山地區，該火山毗鄰與歐洲接壤的最大冰川瓦特納冰川。先前使用德國雷達衛星TerraSAR-X和TanDEM-X 的數據對幾個選定地點進行了詳細檢查。該團隊目前正前往雷克雅內斯半島，盡可能接近利特利赫魯圖爾火山的年輕熔岩。