美国公布用于探测土卫六的潜艇概念设计

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图1 土卫六与土星

        土卫六是土星最大的卫星，因而又称为泰坦星（Titan），是太阳系内为数不多的有大气的卫星。2007年卡西尼探测器飞过土卫六时发现其极地附近有三个大湖，其成分主要由液态甲烷和乙烷组成，因此深入这些大湖内部进行探测就成为土卫六探测的一项新内容。土卫六大气成分中98%以上为氮气，其高层大气中存在雷电现象，因此有存在生命的可能性。

图2 Kraken Mare湖在土卫六上的地理位置

        这次公开的潜艇概念设计是NASA在2015 NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) Symposium上公开的，其目标是在2040年左右将这个潜艇投送到三个大湖中最大的一个Kraken Mare湖中。土星大气温度为摄氏零下179度，重力加速度为0.14g，因此相关的设计与地球上的潜艇设计虽然原理相同，但也有一些不同之处。

图3 采用大背鳍天线设计

        这次公布的潜艇概念设计方案的基本设计要求是在90天的任务期内在湖中行驶2000km，并将探测到的数据发送回地球。基于这样的任务要求，NASA提出的概念设计是：
        （1）这当然应该是一个无人驾驶的潜艇，其总重为1吨左右。
        （2）为了控制潜艇的浮沉也需要采用压载水舱设计，但不同的是里面用的是液态甲烷和乙烷而不是水，氮气则被用于将液态甲烷和乙烷排出舱室。利用液氮作为排出压舱“水”的麻烦是在低温环境中液氮可能发生的液化或气化都可能对浮力控制带来影响。
        （3）为了与地球通讯，采用大背鳍天线设计。
        （4）采用电动推进，而且航速控制在1m/s以内，因为航速过高意味着排放的能量很大，有可能导致周围液态甲烷和乙烷的沸腾。
        （5）潜艇每天有16个小时浮在湖面以便与地球保持通讯联系，其余8小时则可能潜入湖底进行探测工作。
        Kraken Mare湖位于土卫六的高纬度地区，因此当潜艇浮在湖面上时可以看到地平线上的土星。

图4 水下探测任务