NASA-Dragonfly(蜻蜓)计划
什么是“蜻蜓”任务？
“蜻蜓”（Dragonfly）是一项旋翼着陆器任务——属于 NASA “新疆界计划”（New Frontiers Program）——旨在充分利用土卫六（Titan）独特的环境，在不同地质环境中采集样本并测定表面成分。这一革命性的任务概念具备在多处地点开展探索的能力，以评估土卫六环境的宜居性，研究前生命化学已发展到何种程度，甚至搜寻可能指示水基和/或烃基生命存在的化学特征。
为何选择土卫六？
土星最大的卫星——土卫六（Titan）是行星探索的重点目标，它是太阳系中唯一拥有浓厚大气层的卫星，其大气支持类似地球的甲烷云、雨及液态流动的循环，形成湖泊和海洋。土卫六表面丰富的复杂有机物使其成为研究外星环境宜居条件和生命起源前化学作用的理想之地。
我们对土卫六的了解
1979—1980年，两艘旅行者号飞船观测了土卫六，但其大气中的有机雾霾遮挡了可见光观测。1994年，哈勃望远镜在近红外波段成像揭示了土卫六表面的明暗区域，但表面细节直到2004年NASA的卡西尼号抵达后才揭晓。卡西尼号通过雷达和近红外成像穿透雾霾，进行了100多次近距离飞越，绘制了土卫六表面的大部分区域，并详细研究其大气。卡西尼号还释放了惠更斯探测器，该探测器于2005年安全降落到土卫六表面，测量了风和大气，并拍摄了地表细节。卡西尼号的观测还表明土卫六水冰地壳下存在咸水海洋，使其被归类为“海洋世界”。
卡西尼号揭示土卫六表面有液态乙烷和甲烷的河流、湖泊和海洋，以及广阔的沙丘。土卫六的气候使甲烷可形成云和雨，类似地球上的水循环。土卫六的大气密度是地球的四倍，重力约为地球的1/7，导致其雨滴下落速度远慢于地球，降雨稀少，某地可能几个世纪才有一次降雨。
土卫六大气主要由氮气（约95%）和甲烷（约5%）组成，以及少量其他富碳化合物。在阳光作用下，甲烷和氮气分子被紫外线分解并重组，形成复杂的有机化合物。有机分子是生命的基础，其在土卫六上的存在增添了其神秘性——土卫六上有哪些化合物，它们可能形成什么？
海洋世界
作为海洋世界，土卫六提供了研究地球外生命起源前化学的难得机会。NASA的“海洋世界”任务主题聚焦于表征潜在宜居性、研究生命起源前化学和寻找生命迹象。土卫六独特的富碳复杂化学环境（主要位于水冰表面）使其成为这些研究的理想地点。
飞越土卫六的多个兴趣点
“蜻蜓”采用双四旋翼构型，将执行多次飞行，探索土卫六上的多种地点。土卫六稠密而平静的大气层和低重力使飞行成为理想的移动方式——自 1990 年代末以来的研究就已确认，像直升机、气球和飞机这类空中机动手段是土卫六探测的关键。短短几十分钟内，“蜻蜓”就能飞行数英里（或数公里），超过任何行星漫游车单日行驶距离。按每次完整土卫六日（16 个地球日）跳跃一次的节奏，在计划的 3.3 年任务期间，旋翼机将从初始着陆点出发，累计覆盖数百公里范围。尽管拥有独特的飞行能力，“蜻蜓”的大部分时间仍将停留在土卫六表面进行科学测量。
由于土卫六雾霾笼罩，无法使用太阳能，“蜻蜓”将采用与火星上耐用的“好奇号”漫游车相同的多任务放射性同位素热电发生器（MMRTG）供电。飞行、数据传输以及大部分科学操作都将在土卫六的白昼（约 8 个地球日）进行，使旋翼机在整个土卫六夜间有充足时间充电。
“蜻蜓”的表面与大气科学测量
- 采集表面样本，并用质谱仪分析，识别化学成分及产生生物相关化合物的机制
- 利用中子与伽马射线谱仪测定表面整体元素组成
- 通过气象传感器监测大气与表面条件，包括昼夜及空间变化
- 利用成像手段刻画地质特征
- 开展地震学研究，探测地下活动与结构
“蜻蜓”的飞行中测量
- 建立大气垂直剖面
- 获取地表地质的航拍影像
- 为地表测量提供背景信息，并预先侦察感兴趣地点
航天器与科学载荷
革命性的旋翼着陆器
Dragonfly（“蜻蜓号”）旋翼着陆器绝非普通无人机。它重约1900磅（875千克），长约12.5英尺（3.85米），宽12.5英尺（3.85米），高逾5.5英尺（1.75米），由八组53英寸（1.35米）长的旋翼承载。机体由铝面板、内部隔板和铝蜂窝机身蒙皮构成，外覆聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。能源系统为一组134安时的电池，以及一台多任务放射性同位素热电发生器（MMRTG）。MMRTG 的热量既可在飞往泰坦途中实现传导式热控，又能在泰坦表面作业时实现对流式热控。
Dragonfly 将通过 NASA 深空网直接与地球操作团队通信，通信设备包括一副高增益天线、一副中增益天线、一台100瓦行波管放大器，以及由约翰·霍普金斯 APL 研制的 Frontier 无线电（仅 X 波段）。
在泰坦表面，Dragonfly 将依赖一套机动系统，该系统包括激光雷达（LiDAR）、惯性测量单元、导航相机、气压传感器和风速传感器。
科学载荷
Dragonfly 采用颠覆性行星探测理念：利用旋翼着陆器在土星最大的卫星——泰坦表面不同地点间飞行并采样。借助全球合作伙伴之力，其科学载荷将评估泰坦环境的宜居性；研究富碳物质与液态水可能长期混合环境下，前生物化学的演化过程；并搜寻基于水或基于碳氢化合物的生命所留下的化学痕迹。
- DraMS：质谱仪
- 研制：NASA 戈达德航天飞行中心、法国国家空间研究中心（CNES）
- 泰坦任务：分析可产生生物相关化合物的化学成分与过程。
- DrACO：复杂有机物获取钻机
- 研制：Honeybee Robotics
- 泰坦任务：采用旋转冲击钻采集表面物质，并通过气动方式将样品输送至 DraMS。
- DraGNS：伽马射线与中子谱仪
- 研制：约翰·霍普金斯 APL、劳伦斯·利弗莫尔国家实验室
- 泰坦任务：测量表面元素整体组成，包括微量无机物，以分类表面物质。
- DraGMet：地球物理与气象包
- 研制：约翰·霍普金斯 APL、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）
- 泰坦任务：监测大气状况，约束土壤性质，探测并量化地震活动水平。
- DragonCam：相机套件
- 研制：Malin Space Science Systems
- 泰坦任务：在多尺度上表征地形与表面过程，进行地表与空中成像。
