近日NASA宣布，将选择 SpaceX 提供发射服务，用于执行“蜻蜓”（Dragonfly）任务，这是 NASA 新前沿计划（New Frontiers Program）下的一项旋翼着陆器任务，旨在探索土星的卫星——泰坦。该任务将采集不同地质环境中的材料并确定其表面成分，以推动我们对生命基本构成元素的探索。
这份固定价格合同的价值约为 2.566 亿美元，其中包括发射服务及其他任务相关费用。蜻蜓任务计划于 2028 年 7 月 5 日至 7 月 25 日期间，从佛罗里达州 NASA 肯尼迪航天中心的 39A 发射场，使用 SpaceX 的猎鹰重型火箭（Falcon Heavy）进行发射。
蜻蜓任务的核心是一种新颖的行星探索方法，利用旋翼着陆器在土星最大卫星泰坦的不同地点之间移动并采样。在全球合作伙伴的贡献下，蜻蜓的科学载荷将描述泰坦环境的宜居性，研究泰坦上富含碳材料与液态水可能长期混合的原始化学过程的演变，寻找水基或碳氢化合物基生命曾存在的化学迹象。
Credit: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben
NASA 位于肯尼迪航天中心的发射服务计划负责管理此次发射服务。蜻蜓任务由马里兰州洛雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室为 NASA 管理，团队成员包括科学家、工程师、技术专家、管理人员等，他们在探索从太阳到冥王星及更远太阳系任务中积累了丰富经验，同时还有来自全球的旋翼机、自动飞行和航天系统领域的专家。蜻蜓是 NASA 新前沿计划中的第四个任务，由阿拉巴马州亨茨维尔的 NASA 马歇尔航天飞行中心管理，为 NASA 华盛顿科学任务理事会服务。
关于蜻蜓Dragonfly任务
Dragonfly任务是NASA“新前沿计划”（New Frontiers Program）中的第四个任务，旨在探索土星的最大卫星——泰坦。泰坦是太阳系中最有可能支持生命的星体之一，具有独特的大气层和各种有机物的复杂化学特征。Dragonfly任务的目标是进一步了解泰坦的环境，探索生命起源的潜在化学反应和条件，及其是否存在适合生命生存的宜居环境。
1. 任务背景
泰坦是土星最大的卫星，以其厚厚的大气层和丰富的液态碳氢化合物湖泊而著称。泰坦的环境有许多与地球早期环境相似的特征，使其成为研究生命化学进化的理想场所。泰坦的大气层主要由氮气和甲烷组成，表面存在大量有机化合物和稳定的液态碳氢化合物湖泊，科学家们认为，这些条件可能为原始化学反应提供合适的环境。
2. Dragonfly任务概述
Dragonfly任务将利用一架旋翼着陆器，即带有多个旋翼的无人机，来探索泰坦的多个地质地点。不同于传统的行星探测器，Dragonfly将能够在泰坦的地表之间进行飞行，从而能够覆盖更广泛的地质区域并采集多种样本。泰坦的大气层密度较大，且引力较低，使得这种旋翼飞行器的探索方式在泰坦上尤其有效。
Dragonfly预计将在2028年由SpaceX的猎鹰重型火箭（Falcon Heavy）从NASA的肯尼迪航天中心发射，飞行约8年后抵达泰坦。着陆后，Dragonfly将在泰坦的表面上进行广泛的移动和采样，研究不同地质环境中的物质组成。
3. 任务目标
Dragonfly任务的主要目标如下：
- 评估泰坦的宜居性：通过在不同地点之间飞行并进行科学实验，Dragonfly将评估泰坦表面和近地表环境的宜居性，包括温度、压力、化学成分等。
- 研究有机化学过程：泰坦是太阳系中有着丰富有机化学物质的星体之一，Dragonfly将研究这些有机物质的化学反应，探索它们与液态水（可能以冰的形式存在于泰坦地表下）之间的相互作用，以揭示可能的原始生命化学进化过程。
- 寻找生命的迹象：Dragonfly将使用先进的科学仪器搜索可能存在的生物标志物，特别是水基或碳氢化合物基的生命形态，判断泰坦过去或现在是否存在生命的可能性。
- 了解泰坦的气候和地质过程：任务将研究泰坦表面地质特征，包括沙丘、火山口和古代液体流动痕迹，了解其表面的风化、沉积以及气候循环等过程。
4. Dragonfly的科学载荷和技术特点
Dragonfly将配备多种先进的科学仪器和系统，以便在泰坦的独特环境中进行科学测量和探测。其主要科学载荷和技术特点包括：
- 质谱仪（DraMS）：用于分析泰坦表面和地下采集的样本，特别是有机物的种类和数量，了解这些有机物如何在泰坦独特的环境中演变。
- 气象仪器和地质传感器：用于测量大气条件，包括温度、风速、气压以及泰坦地表的地质特征。
- 伽马射线和中子光谱仪（GRNS）：用于探测地表的组成，寻找水冰和有机物质的存在。
- 照相和导航系统：配备摄像头，帮助任务团队对泰坦表面进行高分辨率成像，支持任务的导航和科学目标。
5. 飞行和着陆策略
Dragonfly的设计使其能够在泰坦的表面以一种非常灵活的方式移动。泰坦的低重力和厚大气层为飞行器提供了独特的优势。Dragonfly将依靠其八个旋翼在地表飞行，从一个地点飞往另一个地点，类似于无人机的操作方式。
Dragonfly最初将着陆在“香格里拉”地区，这是一个广袤的赤道沙丘区域，科学家认为这片区域可能提供了关于泰坦复杂有机化学过程的重要信息。从这里开始，Dragonfly将会逐步前进至其他具有科学意义的目标地点，包括被认为可能具有液态水活动历史的“塞尔克”撞击坑（Selk Crater）。
每次飞行预计持续几十分钟，并覆盖数公里的距离，最终累计将飞行约175公里，这比此前所有其他星际漫游者探测的总距离还要多。
6. 国际合作与科学贡献
Dragonfly任务得到了来自世界各地多个国家和科学机构的支持。任务的科学团队包括经验丰富的行星科学家、旋翼机专家、自动驾驶系统工程师等。约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（APL）负责该任务的管理与执行。
Dragonfly任务的科学意义重大。它将帮助科学家们理解有机化学如何在太阳系内的寒冷环境中演变，为理解地球上生命的起源提供对比，同时也为未来人类探测和利用泰坦这样的外星世界积累经验。
7. 科学意义和未来影响
泰坦是太阳系中极为特殊的天体之一，科学家们认为它的条件可能类似于早期的地球。通过探索泰坦，Dragonfly将为我们揭示关于生命起源的更多线索，并有可能证明泰坦的独特宜居性。Dragonfly不仅是在寻找泰坦上的生命，而是希望找到生命起源的“拼图”之一——研究复杂有机化合物如何在远离地球的环境中演变，为天体生物学提供极其重要的数据。
此外，Dragonfly任务代表了一种新的行星探索模式，即通过灵活的飞行平台在星体表面广泛取样和移动。这种技术如果成功，将为未来太阳系内的探测任务提供一种高效而灵活的模式，例如对火星、金星甚至其他星体表面的更深入探索。