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学生制造的一角硬币大小的仪器将金星绑在美国国家航空航天局的DAVINCI上

金星氧逸度(VfOx)是美国国家航空航天局DAVINCI金星大气层任务中的一个按钮大小的小型传感器,将由本科生和研究生设计、制造、测试、操作和分析,作为任务的学生合作实验。

DAVINCI将派出一个直径米的探测器,勇敢地面对金星表面附近的高温和高压,从云层上方到可能是过去大陆的地形表面附近探索大气层。在最后几公里的自由落体下降过程中(艺术家的印象如图所示),探测器将首次捕捉到金星最深大气层的壮观图像和化学测量结果。

计划于2029年发射的DAVINCI任务(深大气层金星稀有气体、化学和成像调查)将向金星发射一艘航天器和一个探测器,以调查该行星的许多未解之谜。在将下降探测器投入金星大气层之前,航天器将对金星进行两次飞越,测量金星白天的云层和紫外线吸收,测量金星夜间表面散发的热量。发射两年后,该任务的探测器“下降球体”将进入金星大气层,在其下降到阿尔法里乔地区的金星表面时,吸收和分析大气气体并收集图像。

VfOx将安装在下降球的外侧,在那里它将测量金星云层下深层大气中的氧逸度,即氧的分压,包括近地表环境。

通过分析这些突破性的VfOx测量结果,科学家们将首次试图确定高地金星表面最稳定的矿物,并将岩石的形成与其最近的变质历史联系起来。VfOx将测量金星表面附近的氧气含量,作为当今岩石-大气反应的“指纹”。与金星岩石中捕获的氧气量相比,大气中存在的氧气量的平衡将为新了解金星山区(被称为“tessera”)的表面矿物提供信息,该山区从未被航天器造访过。

了解金星大气层中含有多少氧气,对于用JWST和未来的天文台表征太阳系以外的类金星世界至关重要。金星最深处的大气层中有多少氧气将有助于研究这些遥远世界的科学家区分生命产生的氧气(如地球上发生的事情)和仅由非生物化学行星过程产生的氧气,如金星上发生的事。

这些衬衫纽扣大小的VfOx仪器原型的图像显示了传感器本身的圆盘。它的直径不到一厘米(约0.4英寸),将位于DAVINCI下降球体的一侧。

该仪器的工作原理与许多汽车发动机中的氧传感器类似,后者测量燃料系统中相对于燃料其他成分的氧量。像DAVINCI下降球体上的所有仪器一样,VfOx必须适应金星恶劣的大气层。尽管行星表面的温度足以融化铅,但内燃机的温度甚至更高,因此VfOx将在金星上相对较冷的环境中运行。此外,VfOx将由陶瓷制成,这种材料可以抵抗温度变化。

DAVINCI学生协作实验的激励目标是教育和培训年轻科学家和工程师掌握行星科学和工程技能,并为这些技能提供现实世界的应用。“我们正在努力吸引和鼓励下一代行星科学家和工程师,”马里兰州劳雷尔市约翰斯•霍普金斯大学应用物理实验室的主要研究人员、VfOx在DAVINCI上的学生合作负责人Noam Izenberg博士说。

学生们将建造VfOx仪器,分析它从金星返回的数据,并与DAVINCI科学团队一起参加科学活动。巴尔的摩约翰斯•霍普金斯大学的教职员工将为参与其中的学生提供建议。

作为一名本科生,积极参与真正的太空飞行任务可能是吸引不同学生群体参与该项目的最佳激励因素之一。Izenberg博士说:“我们希望吸引更多来自各种背景的学生,包括弱势群体和代表性较低的群体。”“在任务和科学以及工程方面,将有很多全面的导师,学生们不仅可以找到他们可能寻找的专业的导师,还可以找到与他们长相相似的导师,因为DAVINCI团队本身在多样性方面相当出色。”

约翰斯•霍普金斯大学将与应用物理实验室合作,计划并实施学生实验。约翰斯•霍普金斯大学还将与巴尔的摩的马里兰艺术学院合作,该学院有一所极限艺术学院,将参与科学与艺术的交叉。巴尔的摩的霍普金斯极限材料研究所将帮助协调该项目,巴尔的摩的摩根州立大学是其意向合作伙伴。

美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心是DAVINCI的主要研究机构,将为此次任务执行项目管理和科学领导,以及开发探测器飞行系统的项目系统工程。戈达德还领导着项目科学支持团队,并为探测器提供了两个关键仪器。


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