土星大氣進入器

土星大氣進入器（Saturn Atmospheric Entry Probe)是一項自2010年起研發的任務，它包含了一顆計劃降落在土星大氣中並發回數據的探針。^[1][2][3]基於地球與土星之間的相對位置，探測器計劃可在2027年8月30日發射，隨後於2034年6月22日到達土星。^[3]它是美國太空總署新疆界計畫計劃中的探測器之一。

任務概要

土星與地球的大小比較。

為了揭開外行星的起源與太陽系的演化，人們必須研究氣體巨星的內部與大氣成分、結構和動力。對於氣體巨星進行遙控研究和進入其大氣的詳細研究有助於對氣體巨星的內部結構進行約束。^[3]此任務將擁有一顆飛越載具和一顆大氣進入探針。到達土星後，飛越載具將會釋放探針。探針的任務就是進入土星大氣並發回數據，而飛越載具將會在太空中接受這些數據，再將這些數據發回地球。

探針將會持續發回探測數據直至被土星大氣燒盡。他將研究土星的大氣結構，包括稀有氣體的豐度與氫、碳、氮和氧的同位素比率。大氣進入器（探針）將利用降落傘減速，在下降至壓力為0.1巴（1巴相當於地球上海平面的氣壓）時開始測量。到達壓力達到1巴的水平時，探針會與降落傘脫離，以利用更快的速度下降至5巴的深度，計劃可在結束任務前收集55分鐘的數據。探針被設計成可以承受10巴的氣壓，相當於土星大氣中250千米的深度。^[3][2]

飛越載具則會被放入一條飛越土星的軌道，因此它並不會像伽利略號或卡西尼號般的切入軌道，而是繼續飛出太陽系以丟棄該飛越載具。^[3]如果它成功被發射，將成為繼先驅者10號、先驅者11號、旅行者1號、旅行者2號和新視野號後，第六顆飛出太陽系的探測器。

土星示意圖

科學目標

土星大氣進入器包括了兩項主要任務：

• 確認稀有氣體的豐度與氫、碳、氮、氧和氬的同位素比率。
• 確認降落地點的大氣構造。

以下為土星大氣進入器的二級科學任務：^[4]

• 確定降落地點的緯向風。
• 確定雲彩的位置、密度與成分。
• 確定大氣的結構與雲彩的變異性。
• 確定水在降落地點的垂直豐度。
• 精確的測量大氣中輕元素的同位素。

構造

發電機

飛越載具被建議使用的發電機是先進斯特林放射性同位素熱電機，^[3]而探針被釋放後將會依靠電池發電。

科學儀器

為了完成它的科學目標，它將攜帶一下至少兩種科學儀器：

• 質譜儀：用以確認土星大氣中稀有氣體的豐度與氫、碳、氧和氬的同位素比率。
• 大氣結構儀器：將基於伽利略探針的設計，擁有三個用以測量溫度、壓力與密度的傳感器。