你有没有想象过去天王星旅行？你会怎样设计这次旅行呢？你想不想探索一下天王星的卫星米兰达的令人心惊胆战的地形？

天王星（Uranus），为太阳系八大行星之一，是太阳系由内向外的第七颗行星，其体积在太阳系中排名第三（比海王星大），质量排名第四（小于海王星），几乎横躺着围绕太阳公转。

近期，星球科学家们设计了一次去天王星的假想旅行，他们结合最新的发明和最前沿的技术，探索理想中宇宙飞船应该是什么样子的。

在美国地球物理联合会议上，来自加州理工大学喷气推进实验室的资深科学家Mark Hofstadter教授阐述了他关于登陆天王星的想法。

下面我们来看看Mark Hofstadter教授是怎么设计他的宇宙飞船的。

核动力-离子发动机

宇宙飞船和其他交通工具一样，需要电力来发动引擎，进而使燃料发生化学反应提供动力，使飞船前进。

Hofstadter 教授认为应该使用核电池，利用钚元素的衰变给电池提供能量，因为在太空中，阳光是很稀缺的，利用太阳能发电可行性较低。

旅行者一号、二号和卡西尼号都曾使用放射性同位素作为能量源，可以轻松到达太阳系外部。

它们采用氙气作为燃料，因为氙气非常稳定，很容易被压缩，所以飞船可以轻松地携带大量的氙气，足以到达任何想去的地方。

自动驾驶技术

相对于使用传统化学燃料，核动力离子发动机使飞船的飞行速度减慢10倍，这样在飞跃环带、卫星、行星时可以拍摄出更稳定、清晰的照片。但是，想用充分发挥核动力离子发动机的性能，需要应用自动驾驶技术。

Hofstadter教授说：“因为我们不知道天王星卫星的精确位置，也不知道飞船和天王星的距离，因为大部分天王星的卫星只能从远处观察到，他们的大小和轨道都不清楚。”

“因为存在这么多不确定因素，很难保持他们和飞船的安全距离，必须应用自动驾驶技术。”Hofstadter教授说。

如果使用自动驾驶技术，飞船通过相机确定和星球的距离，可以自动调整飞行轨道。Hofstadter认为“这就像汽车无人驾驶一样，在太空中遇到奇特的地形，飞船可以贴近地面拍摄高精度照片，同时自动调整飞行轨道以保持平稳”。

事实上，这项技术在之前的一艘宇宙飞船上已经试验过，相关参数正在改进。

三件套着陆器

有了核动力离子发动机和自动驾驶技术，人类可以到达太阳系内任何想去的星球。

Hofstadter教授计划携带三个着陆器，这样他们就可以携带任何装备登陆，小到照相机，大到一整套重力、磁场和组分探测仪器设备。

理想的宇宙飞船可以考察天王星的全部27个卫星。Hofstadter教授认为“我们不必现在决定研究哪一个卫星，可以到了再做决定”，“我们可以把三个着陆器放到一个卫星，进行地震波测试，探测其内部结构，也可以到时候决定把它们放到三个卫星”。

现在，NASA还没有前往天王星或海王星的计划。但早在2017年，Hofstadter教授和他的团队就呼吁现在迫切地需要这么一个计划，他们希望技术的不断发展和理念的不断创新能够促成这已计划。

或许，人类登上天王星的日子真的不远了。

作者：张德海
编辑：沈湫莎
责任编辑：许琦敏

来源：国际科学

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