《007：黑日危机》(WINE) 是一种原型航天器，它将从小行星目标采集水，并利用这些水产生蒸汽作为燃料。（图片来源：中佛罗里达大学/Video Blocks/Victor Tangermann） 凭借科学与工业的结合，研究人员开发了一种原型航天器，它能够从小行星上开采水，利用这些水产生蒸汽，然后利用这些蒸汽作为燃料，在小行星表面进行跳跃式移动，甚至跳跃到另一个完全不同的世界。这种原型航天器——名为 The World Is Not Enough (WINE)——主要由位于加州帕萨迪纳的 Honeybee Robotics 公司开发，并得到了中佛罗里达大学行星科学家 Philip Metzger 的大力协助。“该项目是 NASA、学术界和工业界合作的成果，并取得了巨大的成功，”Honeybee Robotics 公司探索技术副总裁兼总监 Kris Zacny 在一份新闻稿中表示。“WINE 式航天器有潜力改变我们探索宇宙的方式。” 此前，其他团队曾测试过蒸汽推进航天器执行就地资源利用 (ISRU) 所需的特定子系统，ISRU 是指仅利用本地可用材料生产所需资源的实践。然而，据 Zacny 称，WINE 是第一个成功展示其能够整合 ISRU 和蒸汽推进所有必要技术的原型：它加热了模拟小行星的表土，提取了水，然后利用这些水产生了足够将其推离地面的蒸汽。小行星跳跃器 尽管 WINE 航天器可以通过多种方式进行配置以实现不同目标，但 Metzger 表示，基本型号将拥有约每秒 75 米（250 英尺/秒）的 delta-v（速度变化量），这是航天器从天体表面脱离时经历的总速度变化。Metzger 在一封电子邮件中写道：“这种推进力足以在像欧罗巴这样的大型天体上跳跃数公里远，并且能够完全逃离像 [天王星的] 普罗克（直径 160 公里（100 英里），逃逸速度约 69 米/秒（226 英尺/秒））这样大小的天体。” 据 Metzger 称，由于“绝大多数小行星远小于此”，WINE 将有可能在我们太阳系无数的小行星之间无限期地旅行——前提是目标既有水，又具有相对较低的重力。然后，在探索完一个小行星后，WINE 只需重新加注燃料，然后跳跃到下一个目标。最后，重复这个过程。 [embed]https://youtu.be/-BhnL1GqhxM[/embed] 小而强大的星球 尽管不受燃料限制的航天器听起来令人向往，但这种飞行器也有其局限性。“对于小行星，WINE 可以探索一个，然后离开它，去探索另一个，”Metzger 说，“但对于谷神星或欧罗巴这样更大的天体，推进系统没有足够的‘delta-v’来逃逸。” 幸运的是，WINE 的优势在于，即使该飞行器无法完全逃离太阳系中一些质量较大的天体，它也可以通过快速跳跃在其表面上来极其高效地探索它们（与缓慢移动的探测器不同）。例如，Metzger 说：“在像谷神星或欧罗巴这样较大的天体上，WINE 需要作为着陆器的‘搭便车者’到达表面，因为着陆器拥有更高的 delta-v 来实现软着陆。” 在着陆后，WINE 只需加满蒸汽，然后跳离着陆器去探索该天体的其他区域。然后，它可以收集样本并将其送回着陆器，以便由更复杂的仪器进行详细分析。或者，WINE 也可以携带自己的仪器，对较大的天体进行现场分析。Metzger 表示，主要载荷很可能用于分析目标冰含量，从而确定可用水量以及水中含有的金属和有机物的含量。他还说，其他仪器可以研究天体重力场的“不均匀性”，甚至在开采的物质中寻找生命的迹象。 没有遥远的目标 为了产生足够的动力来完成最初的开采和制造蒸汽的任务，WINE 航天器将利用可展开的太阳能电池板。然而，如果飞行器要 venturing 太远，远离太阳（例如，去冥王星），它将需要依赖 放射性同位素加热单元 (RHU) 来启动其开采作业。Zacny 在一封电子邮件中说：“在那个距离使用 RHU 的原因是因为太阳能电池阵列需要足够大才能为蒸汽（甚至为保持航天器温暖）提供所需的加热。“所有航天器操作都需要提前定义，并且需要提前计算出适当的水质量。” 尽管 WINE 航天器在遥远的天体上运行其开采作业时可能需要额外的动力来源，但半永久性航天器的优势将远远大于其带来的额外工程挑战。例如，由于不需要将整个任务所需的燃料从地球运送过去，WINE 式航天器可以帮助降低遥远行星探索的成本。目前，除了少数引人注目的例外之外，太空任务的目标集相当僵化且有限。这意味着，每一次新任务，“我们都会失去在建造和发送航天器到目标上投入的巨额时间和金钱，”Metzger 说。然而，他说，“WINE 的设计目的是永远不会耗尽推进剂，因此探索成本会更低。它还使我们能够以更短的时间进行探索，因为我们不必像每次都必须建造和发送新航天器那样等待数年。” 尽管 WINE 的未来光明，但目前，研究人员正在寻找合作伙伴，以继续帮助他们进一步开发原型，以便有一天能够向我们的太阳系派遣一个（或一群）跳跃式航天器。当这一愿景成为现实时，哦，可以想象一下它们将去往何方。
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