距离世界上第一颗人造卫星发射已经过去63年了，这么多年过去了，人类在地球轨道附近太空漫步，在低地球轨道建造空间站，还将人类送上了月球，将探测器送上了火星，探测器还远到海王星，仔细观察了冥王星。这些年来，人类对太空领域的探索越来越深入了，火箭，引擎，宇航员以及所有和太空有关的技术都在发展，不过溯其根源，探测器的形式却从未改变。
我们想要了解一颗星球，包括了解地球，就需要发射各式各样的探测器，从形式来说，这么多年来的探测器只有两种。一种是轨道器，也就是在星球轨道执行各种任务的探测器，就比如地球轨道测地卫星，还有月球和火星轨道的轨道探测器。另一种是着陆器，这一类探测器必须在星球表面着陆，比如嫦娥四号，好奇号火星探测器等等，它们将在星球表面进行探测。
嫦娥四号和火星轨道探测器
难道在未来，科学家们也只能发射轨道器或者着陆器进行探测吗，就没有别的探测形式吗？科学一直在发展，科学家们也在考虑如何更加快速有效的探测其他星球。正当我思考这个问题的时候，无人机领域的蓬勃发展给了科学家们灵感，那么我们能不能使用无人机探测其他星球呢？这完全可以，但是还是要看这颗星球欢不欢迎无人机，也就是说这颗星球的表面环境支不支持飞行。接下来，我将带领大家走向未来，一起来看看，未来的探测任务。
美国宇航局正在计划一个MMRTG核动力无人机，或者说是一种小型直升机，它的任务名称是Dragonfly，我们可以叫它蜻蜓无人机。蜻蜓无人机飞行不是直接依靠MMRTG供电，而是由MMRTG给蜻蜓无人机的锂离子电池充电，直到可以满足一次飞行任务为止，MMRTG会产生约100瓦的功率，飞行一次需要千瓦左右。在整个任务期间，MMRTG不仅会提供电力，还会提供热量。土卫六的平均表面温度约为零下179摄氏度，解决方法就是热循环方案，钚-238会衰变并且产生热量，可以帮助整个蜻蜓无人机保持温度，利用钚加热，蜻蜓无人机的温度可以稳定在大约0摄氏度左右。
蜻蜓无人机渲染图
那蜻蜓无人机到底能不能在土卫六表面起飞降落呢？回答这个问题之前，我们需要了解一下土卫六卫星。土卫六是一颗很特殊的卫星，它比水星还大，是我们太阳系中的第二大卫星。土卫六的大气层主要由氮组成，这和地球的大气一样。土卫六表面有河流，湖泊和液态烃（如甲烷和乙烷）等液体存在。根据惠更斯号的数据，土卫六表面下还可能拥有地下海洋，这就说明未来土卫六的生命将来自于两个不同的区域，从而产生完全不同的生命形式。
在某些方面，泰坦是太阳系中最好客的星球之一。在太阳系的150多个已知卫星中，泰坦是唯一拥有足够大气的卫星。在太阳系的所有天体中，土卫六是目前已知的除地球外，表面唯一拥有液态河流，湖泊和海洋的天体。土卫六的氮气大气密度如此之高，以至于人类不需要穿压力服就可以在表面行走。不过土卫六表面温度只有零下179摄氏度，所以还需要一些温度保护结构。
土卫六大气层的真彩色图像
回到蜻蜓任务，在土卫六表面飞行是完全可行的，因为土卫六的大气层密度是地球大气密度的四倍，土卫六还拥有13.8%地球重力环境和微风环境，其稠密的大气层完全支持蜻蜓无人机的飞行任务。另外蜻蜓无人机所搭载的核能也不需要太阳的帮助，这已经在多个航天器上得到了验证，不过科学家们还是需要辅以算法，以实现实时独立活动。
美国宇航局蜻蜓无人机旨在对土卫六表面的土壤进行取样，并确定不同环境的表面成分。蜻蜓无人机将探索不同的地点来了解土卫六环境的宜居性，调查生命化学的演化情况。其实这很好理解，走起来不如飞得快，未来的蜻蜓任务不仅可以帮助我们了解土卫六表面的环境，还创造了一种新的探测形式。能够在不同地点起飞和降落，这意味着蜻蜓可以选择具有科学意义的地点并可以从不同区域采集样本，这大大提高了科学任务的效率。
蜻蜓无人机将如何着陆？这是阶段性示意图
科学家们在进行任务之前，会给蜻蜓一个任务路线图，蜻蜓无人机需要在给定地点进行科学测量，并用放射性同位素热电发电机为电池充电，确定好自身状态之后蜻蜓才会前往下一个着陆点。蜻蜓一次可以飞24公里，蜻蜓无人机在飞行之前会先到达4000米高度，并以每秒约10米的速度匀速前进。总体而言，蜻蜓在2.7年的任务时间中将飞行约175千米。
能在土卫六表面飞行，这是最关键的，不过还有一个问题科学家们也需要考虑周到，蜻蜓无人机是一个科学探测器，就和火星或者月球着陆器一样。蜻蜓无人机必须拥有科学仪器才可以，给无人机装科学仪器，这是历史上第一次。大家可能会问说毅力号火星探测器不是有无人机吗，毅力号的无人机比较小，只装了3个科学仪器。另外，毅力号火星探测器的无人机是演示任务，不是单独的探测器任务，但是蜻蜓任务是一个单独的任务，它将前往土卫六进行独立探测。
蜻蜓在着陆之前必须在隔热罩中，隔热罩带有深空巡航级系统，可为蜻蜓无人机提供通信能力和推进力。下图为蜻蜓无人机和毅力号火星探测器无人机的真实比例
科学家们为了分析土卫六表面的这些化合物，为蜻蜓无人机安装了钻头和真空吸尘仪器。在蜻蜓无人机的内部，还有气相色谱质谱仪在内的几个科学仪器将共同分析样品，尤其是寻找氨基酸存在的痕迹。另外，蜻蜓无人机还携带了中子激活伽马射线能谱仪，这个科学仪器和气相色谱质谱仪一样都是负责分析土卫六表面土壤元素组成的。
蜻蜓无人机在着陆之前需要使用雷达感应着陆点地形并找到安全的着陆点
除此之外，科学家们还改进了固态氢丰度传感器，这和卡西尼号土星探测器上的固态氢丰度传感器是一个原理，目的是为了测量土卫六表面的气体变化，记录数据并且和火星表面季节性甲烷气体，地球表面空气做一个对比。最后，卡西尼号还携带了地震检波器和地震仪，它们可以在低温环境下工作，通过测量土卫六的地震波，科学家们可以了解土卫六泰坦的内部结构和表面冰壳的厚度。
土卫六表面的实拍图像，由惠更斯号土卫六探测器拍摄
土卫六是研究天体生物学，生物化学以及地球外环境和生命起源的理想星球，因为它是一个水冰为主的海洋世界，具有丰富且复杂的富含碳的化学物质。土卫六表面有液态水，甲烷湖和河流，甚至还有甲烷云和甲烷雨，土卫六还拥有足够厚的大气层，这使蜻蜓无人机或者之后的无人机探测器任务可以顺利进行。蜻蜓无人机的仪器将研究土卫六的大气和表面特性，蜻蜓无人机的无人机探索形式将成为基础，成为未来无人机星球探索的方向，这将为科学家们带来更多可能。
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