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天王星是距離我們(men) 第二遠的太陽係行星，距離我們(men) 在17.38~20.23 AU（天文單位，1 AU約1.5億(yi) 千米）之間變化。那裏是一個(ge) 冰冷的世界，表麵溫度隻有47 K，也就是-226 ℃。

所有的地外行星還沒有人類的足跡到過，但無人探測器帶著人類的“眼睛”都到過。1986年，NASA發射的旅行者2號無人探測器，經曆8年多時間的太空跋涉，從(cong) 天王星附近掠過，最近時距離天王星大氣層頂81500千米。

旅行者2號的探索，新發現了10顆衛星，並拍攝和探測獲得大量天王星資料後遠去。此後，再也沒有任何人類蹤跡光顧過天王星。現在，NASA準備重啟天王星探測計劃，會(hui) 是一個(ge) 什麽(me) 樣的計劃呢？我們(men) 一起來了解一下。

先說說天王星的發現過程古代人們(men) 隻發現了金木水火土等五顆地外行星，因為(wei) 這五顆行星依靠肉眼就能夠看到。後來人類發明了望遠鏡，就可以看見更遠的行星了。

1781年3月13日，英國天文學家弗裏德裏希·威廉·赫歇爾在自己住處的庭院中，用自製的望遠鏡觀察星空，看到了一顆會(hui) 移動的新星星。開始他認為(wei) 是一顆彗星，並將這個(ge) 發現報告給了英國皇家學會(hui) 。

經過其他一些天文學家們(men) 的觀測和討論後，認定了這不是一顆彗星，而是一顆新發現的行星，是太陽係內(nei) 主要行星之一。由此，作為(wei) 第一發現人，赫歇爾被英國皇家學會(hui) 授予了科普利獎章，當時的英國國王喬(qiao) 治三世非常重視科學發現，決(jue) 定每年給予赫歇爾200英鎊的薪資支持，同時要求他移居到溫莎城堡附近居住，以便讓皇室成員能夠利用他神奇的望遠鏡一飽眼福。

當時的200英鎊相當於(yu) 2019年的24000英鎊，按照現在的匯率，約20萬(wan) 人民幣。對此，赫歇爾很感動，當人們(men) 征詢他給天王星取名字的意見時，他毫不猶豫地給了個(ge) “喬(qiao) 治三世”的名字，以此感謝喬(qiao) 治三世國王給予他對自己事業(ye) 的讚助。

後來幾經變化，天王星最終以希臘神話中的天空之神烏(wu) 拉諾斯命名，英文表述為(wei) Uranus，而天王星是中文對Uranus的稱呼。

天王星基本情況人類對天王星的了解，除了采用望遠鏡觀測得到一些模糊照片，迄今隻有一艘探測器到過附近，這就是旅行者2號。它於(yu) 1986年1月24日最接近天王星時距離隻有8.15萬(wan) 公裏，隻有我們(men) 與(yu) 月亮的不到四分之一，因此得到了天王星許多珍貴資料。

綜合各種資料分析，天王星是一顆巨大的氣態行星，其直徑為(wei) 55742千米，體(ti) 積約為(wei) 地球的64倍，質量約為(wei) 地球的14.5倍。其主要結構約為(wei) 3層：核心是一個(ge) 岩石核，半徑約為(wei) 天王星半徑的20%，質量隻有地球的0.55倍；岩石內(nei) 核之外是冰幔，是在高壓下由水、氨、甲烷冰組成的稠密高溫流體(ti) ，厚度約達到3萬(wan) 千米；冰幔上麵是天王星大氣，主要由83%的氫氣和15%的氦氣組成，還有2%的甲烷和微量其他氣體(ti) ，表麵溫度約為(wei) -215 ℃。

旅行者2號還發現了天王星上的風速達到每小時161千米，相當地球上15級強台風，且與(yu) 自轉方向相同；天王星的磁軸走向也與(yu) 其他行星不一樣。天王星自轉周期為(wei) 17.4小時，公轉周期為(wei) 84.0205個(ge) 地球年。

旅行者2號還發現了天王星10顆新的衛星，使天王星衛星總數增加到27顆，其中最大衛星天衛三，直徑為(wei) 1576.8千米，約為(wei) 月亮的45%。有些衛星地質構造很奇特，且地質活動強烈。

天王星還有一個(ge) 暗淡的環係統，由直徑約10米的黑暗顆粒狀物質組成，這是繼土星環之後發現的太陽係第二個(ge) 行星環，旅行者2號在原來已發現9道環的基礎上新發現了2道，現在發現這個(ge) 環由13個(ge) 已經命名的小環組成，其中隻有ε環最為(wei) 明亮，其餘(yu) 的都很暗淡。

其實這些都還是天王星表麵皮毛，內(nei) 部情況還隻是理論建模，而天王星更深層次的真實情況，僅(jin) 憑已知的一些資料還很蒼白。

啟動天王星專(zhuan) 屬探測計劃科學家們(men) 燃起了對天王星新興(xing) 趣的原因，是在迄今為(wei) 止搜尋到的5000多顆已知地外行星中，最常見的就是像天王星這樣大小的行星，因此如果能夠解開天王星的秘密，就能夠對圍繞著其他恒星運動的行星了解更多。

美國國家科學院、工程院和醫學院在4月19日發布了一份報告，這份報告規劃了從(cong) 2022年到2032年的航天探索目標，報告提出了兩(liang) 大任務，即在本世紀30年代初發射天王星探測器，在30年代末或40年代初讓前往土衛二的探測器升空。

這份報告是在美國各地行星科學家提交的527份白皮書(shu) ，並通過97名專(zhuan) 家兩(liang) 年的討論論證基礎上出台的，因此可視為(wei) 是一份可行性規劃。參與(yu) 這份報告的NASA戈達德太空飛行中心科學家埃米·西蒙表示：這項任務將具有絕對的變革性。

天王星的探測任務是：了解天王星弄清是什麽(me) 驅動著強勁的風吹過天王星大氣層，天王星的內(nei) 部結構和磁場異動的原因，行星環以及一些衛星的情況。

因為(wei) 行星都在圍繞著太陽作不同速度的公轉，要想更近更快地到達某顆行星一定要等待最好的時機，這就叫窗口期。天王星的窗口期在2031年到2034年之間，在這個(ge) 時間段發射才能最節省時間和燃料。

由此，如果任務真的啟動，天王星探測器最早將在2031年發射，發射的運載火箭可能采用已經很成熟的獵鷹重型火箭。

等待和期盼要飛往天王星這麽(me) 遠的距離，單純依靠火箭或探測器自身攜帶燃料加速是不夠的，還需要借用路途的行星引力彈弓效應提速，否則會(hui) 被太陽引力拉拽得越來越慢，到達目標就遙遙無期。

因此發往天王星的探測器將會(hui) 利用金星和木星的巨大引力彈弓效應，這就要求這兩(liang) 顆行星屆時正好在探測器運行途中。這樣，具體(ti) 的發射時間選擇就更為(wei) 重要。

根據NASA目前的規劃路徑，2031年從(cong) 地球發射，將在2034年經過金星，2036年經過木星，獲得提速後就一路直奔天王星，將在2043年到達。

這項任務能否順利實施，除了科技的力量，還需要經濟實力。這項任務總投資預算約為(wei) 42億(yi) 美元，而根據以往天文探測任務的經驗，最終的實際投資總會(hui) 大大突破。如前不久發射的韋伯空間望遠鏡，最早預算隻是5億(yi) 美元，經過20年的設計建造過程不斷追加，最終超過了100億(yi) 美元。

因此有人認為(wei) ，NASA很可能會(hui) 拉上老搭檔歐空局一起來實現這個(ge) 任務。現在世界局勢風起雲(yun) 湧，這項任務最終能否實現，還需拭目以待。

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