15年前，惠更斯号着陆土卫六时，发生错误旋转，现在终于揭开了！

15年前欧空局惠更斯号探测器创造了历史，它降落在土星卫星土卫六的表面，成为第一个成功降落在太阳系另一个世界的探测器。然而，在下降过程中，探测器开始以错误的方向旋转，但15年了，一直是一个谜，现在的研究测试终于揭示了其原因。NASA/ESA/ASI1997年发射卡西尼-惠更斯任务仍然是标志性的，自从2004年底到达土星及其卫星土卫六以来，它对我们理解土星及其卫星土卫六做出了巨大贡献。

这次任务包括轨道器卡西尼号和小型大气探测器惠更斯号着陆器，卡西尼号在成为第一个绕土星运行的航天器后，在土星轨道上运行了13年多，2005年1月14日，惠更斯号着陆器前往土星卫星泰坦探索物理特性和大气。惠更斯号危险的下降持续了2小时27分钟，小探测器收集的数据继续促进了关于这颗迷人卫星的大量发现。着陆器传回了对泰坦大气的第一次现场测量，确定了从1400公里高度到地面的大气压力、密度和温度。

探测器的多普勒风实验(DWE)在大气中发现了强烈的东西向风，其中一些风的旋转速度比卫星本身还快。它揭示了为什么土卫六的大气中含有甲烷、氮气和微小的气溶胶，数量是多少，并在内部探测到地质过程和特征的迹象，如冰火山作用，以及潜在的大型地下海洋。通过探索笼罩在卫星上的厚厚雾霾，探测器还帮助科学家们可视化了泰坦的表面，返回了过去水活动的证据，比如干涸的河床和排水网络以及长期空置的湖泊盆地，以及对巨大沙丘和冰沙的观察。

然而，有一件事仍然是个谜：为什么惠更斯号在下降过程中会朝“错误”的方向旋转。探测器从卡西尼号上以每分钟7.5转的速度逆时针旋转释放。由于探测器的设计，它的自转速度首先帮助保持惠更斯号保持稳定，因为它花了三周的时间滑行到泰坦，然后当它最终进入大气层时，尽管惠更斯最初的表现与预期一致，但在下降过程中，探测器的自旋速度下降得比预期快得多，大约10分钟后才逆转为顺时针方向。在剩下的2小时15分钟的下降过程中，它一直以这种方式旋转。

幸运的是，这种反向旋转的幅度与研究人员预期相似，这意味着意外的翻转，影响了计划中的观测时间，但没有显著影响观测质量。之前的研究已经对这一行为进行了研究，现在在法国奥尔良大学普里姆实验室进行的亚音速风洞测试现在证实了主要原因。这项研究是根据欧空局与LPC2E/CNRS-Orléans大学的合同于2017年至2019年进行。惠更斯号配备了36个倾斜的叶片，用于控制下降舱的旋转。然而，探测器的两个主要附件，分离子系统(SEPS)和雷达高度计(RA)天线，实际上产生了与叶片产生的扭矩相反。

随着叶片改变下降舱周围的气流，增强了“负扭矩”的幅度（这种效应使惠更斯改变了旋转方向）直到它超过了叶片的影响，这种效应被放大了。这一工程之谜的解开，将有助于未来的探测器设计，进一步推动人类对太阳系的探索。也有迹象表明，惠更斯号大气结构仪器(HASI)的吊杆在下降过程中可能没有完全展开，因此在三种不同的配置（堆放、展开和半展开）中执行了具体测试，并确认了在非对称展开下可能会出现负扭矩，这种影响正在进一步研究中。

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博科园｜研究/来自：欧洲航天局

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