下一站：天王星！NASA正在酝酿探索冰冷行星任务，何时出发？

天王星是距离我们第二远的太阳系行星，距离我们在17.38~20.23 AU（天文单位，1 AU约1.5亿千米）之间变化。那里是一个冰冷的世界，表面温度只有47 K，也就是-226 ℃。

所有的地外行星还没有人类的足迹到过，但无人探测器带着人类的“眼睛”都到过。1986年，NASA发射的旅行者2号无人探测器，经历8年多时间的太空跋涉，从天王星附近掠过，最近时距离天王星大气层顶81500千米。

旅行者2号的探索，新发现了10颗卫星，并拍摄和探测获得大量天王星资料后远去。此后，再也没有任何人类踪迹光顾过天王星。现在，NASA准备重启天王星探测计划，会是一个什么样的计划呢？我们一起来了解一下。

先说说天王星的发现过程古代人们只发现了金木水火土等五颗地外行星，因为这五颗行星依靠肉眼就能够看到。后来人类发明了望远镜，就可以看见更远的行星了。

1781年3月13日，英国天文学家弗里德里希·威廉·赫歇尔在自己住处的庭院中，用自制的望远镜观察星空，看到了一颗会移动的新星星。开始他认为是一颗彗星，并将这个发现报告给了英国皇家学会。

经过其他一些天文学家们的观测和讨论后，认定了这不是一颗彗星，而是一颗新发现的行星，是太阳系内主要行星之一。由此，作为第一发现人，赫歇尔被英国皇家学会授予了科普利奖章，当时的英国国王乔治三世非常重视科学发现，决定每年给予赫歇尔200英镑的薪资支持，同时要求他移居到温莎城堡附近居住，以便让皇室成员能够利用他神奇的望远镜一饱眼福。

当时的200英镑相当于2019年的24000英镑，按照现在的汇率，约20万人民币。对此，赫歇尔很感动，当人们征询他给天王星取名字的意见时，他毫不犹豫地给了个“乔治三世”的名字，以此感谢乔治三世国王给予他对自己事业的赞助。

后来几经变化，天王星最终以希腊神话中的天空之神乌拉诺斯命名，英文表述为Uranus，而天王星是中文对Uranus的称呼。

天王星基本情况人类对天王星的了解，除了采用望远镜观测得到一些模糊照片，迄今只有一艘探测器到过附近，这就是旅行者2号。它于1986年1月24日最接近天王星时距离只有8.15万公里，只有我们与月亮的不到四分之一，因此得到了天王星许多珍贵资料。

综合各种资料分析，天王星是一颗巨大的气态行星，其直径为55742千米，体积约为地球的64倍，质量约为地球的14.5倍。其主要结构约为3层：核心是一个岩石核，半径约为天王星半径的20%，质量只有地球的0.55倍；岩石内核之外是冰幔，是在高压下由水、氨、甲烷冰组成的稠密高温流体，厚度约达到3万千米；冰幔上面是天王星大气，主要由83%的氢气和15%的氦气组成，还有2%的甲烷和微量其他气体，表面温度约为-215 ℃。

旅行者2号还发现了天王星上的风速达到每小时161千米，相当地球上15级强台风，且与自转方向相同；天王星的磁轴走向也与其他行星不一样。天王星自转周期为17.4小时，公转周期为84.0205个地球年。

旅行者2号还发现了天王星10颗新的卫星，使天王星卫星总数增加到27颗，其中最大卫星天卫三，直径为1576.8千米，约为月亮的45%。有些卫星地质构造很奇特，且地质活动强烈。

天王星还有一个暗淡的环系统，由直径约10米的黑暗颗粒状物质组成，这是继土星环之后发现的太阳系第二个行星环，旅行者2号在原来已发现9道环的基础上新发现了2道，现在发现这个环由13个已经命名的小环组成，其中只有ε环最为明亮，其余的都很暗淡。

其实这些都还是天王星表面皮毛，内部情况还只是理论建模，而天王星更深层次的真实情况，仅凭已知的一些资料还很苍白。

启动天王星专属探测计划科学家们燃起了对天王星新兴趣的原因，是在迄今为止搜寻到的5000多颗已知地外行星中，最常见的就是像天王星这样大小的行星，因此如果能够解开天王星的秘密，就能够对围绕着其他恒星运动的行星了解更多。

美国国家科学院、工程院和医学院在4月19日发布了一份报告，这份报告规划了从2022年到2032年的航天探索目标，报告提出了两大任务，即在本世纪30年代初发射天王星探测器，在30年代末或40年代初让前往土卫二的探测器升空。

这份报告是在美国各地行星科学家提交的527份白皮书，并通过97名专家两年的讨论论证基础上出台的，因此可视为是一份可行性规划。参与这份报告的NASA戈达德太空飞行中心科学家埃米·西蒙表示：这项任务将具有绝对的变革性。

天王星的探测任务是：了解天王星弄清是什么驱动着强劲的风吹过天王星大气层，天王星的内部结构和磁场异动的原因，行星环以及一些卫星的情况。

因为行星都在围绕着太阳作不同速度的公转，要想更近更快地到达某颗行星一定要等待最好的时机，这就叫窗口期。天王星的窗口期在2031年到2034年之间，在这个时间段发射才能最节省时间和燃料。

由此，如果任务真的启动，天王星探测器最早将在2031年发射，发射的运载火箭可能采用已经很成熟的猎鹰重型火箭。

等待和期盼要飞往天王星这么远的距离，单纯依靠火箭或探测器自身携带燃料加速是不够的，还需要借用路途的行星引力弹弓效应提速，否则会被太阳引力拉拽得越来越慢，到达目标就遥遥无期。

因此发往天王星的探测器将会利用金星和木星的巨大引力弹弓效应，这就要求这两颗行星届时正好在探测器运行途中。这样，具体的发射时间选择就更为重要。

根据NASA目前的规划路径，2031年从地球发射，将在2034年经过金星，2036年经过木星，获得提速后就一路直奔天王星，将在2043年到达。

这项任务能否顺利实施，除了科技的力量，还需要经济实力。这项任务总投资预算约为42亿美元，而根据以往天文探测任务的经验，最终的实际投资总会大大突破。如前不久发射的韦伯空间望远镜，最早预算只是5亿美元，经过20年的设计建造过程不断追加，最终超过了100亿美元。

因此有人认为，NASA很可能会拉上老搭档欧空局一起来实现这个任务。现在世界局势风起云涌，这项任务最终能否实现，还需拭目以待。对此，你怎么看？欢迎讨论，感谢阅读。

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