「新視野」計劃:這種尖端的遊戲只有美國人玩的了,不服不行

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【代號名稱】「新視野」計劃

【規範名稱】「冥王星—柯伊伯快車」探測計劃

【英文名稱】New Horizons Program

【發起者】美國國家航空航天局

【行動時間】2006年1月19日14時

【目的】探測冥王星及附近天體,以尋求探索太陽系誕生

「新視野」計劃標誌

【背景】

提及太陽系,我們馬上想到的是太陽和八大行星。

實際上,隨著地面和空間天文觀測能力的提高,以及深空探測的進展,太陽系的邊界擴展已經到了奧爾特雲之外,與太陽的距離甚至達9.5萬億公里(1光年)左右。

不僅觀測到的天體數量大大增加,而且天體類型也從行星、小行星和彗星,到增加矮行星的分類。

對於關係人類生存延續的太陽系,我們的了解遠未清晰。

今天我們能夠目睹冥王星的廬山真面目,實在是科學家們的不懈努力。

因為冥王星的探尋難度較大,探尋計劃曾一度中斷過,受到經費時間等要求,「新視野」號於9年前成功發射,今天受到了「新視野」的冥王星圖。

冥王星、喀戎以及其他柯伊伯帶天體

由於冥王星距離太陽和地球十分遙遠,探測冥王星的飛船需要飛行數十億公里的距離,又要克服寒冷而陰暗的環境,探測難度很大。

因此,探測冥王星的計劃曾經數次提出,一波三折,在「新視野」號之前一直沒有飛船近距離探測過冥王星。

在太陽系的行星家族中,冥王星算得上是一名「新」成員。

它1930年才被美國天文學家湯博觀測到,是太陽系傳統意義上諸多大行星中最後被發現的一個。

正因為它的「新」,科學家對冥王星的研究一直停留在望遠鏡觀測的水平上。

比起太陽系其他行星,人類對冥王星的了解可以說是最少的。

迄今為止,天文學家對冥王星的看法可以用「小」、「冷」和「奇」這幾個字來歸納。

冥王星,一個新的世界

「小」是指冥王星的體積和質量都異常之小,不僅與其他太陽系行星不能相比,也小於地球的衛星月球。

它的直徑只有2300公里左右,是月球的2/3;質量約為地球的0.24%,也小於月球;

「冷」是指冥王星溫度極低。

由於它位於太陽系中最邊遠的柯伊伯帶,難以接受太陽輻射的光和熱,終年處於黑暗和寒冷之中。

它的表面都是甲烷冰,溫度約為零下230攝氏度左右,因此天文學家又將冥王星稱為「冰矮星」;

「奇」是指冥王星和太陽、和自己衛星的關係都比較奇特。

冥王星圍繞太陽旋轉的軌道是最扁、最傾斜的,它離太陽會近到43億公里,有時卻遠達72億公里。

它自己很小,卻有一顆相對較大、直徑超過1000公里的衛星,以至於部分天文學家認為它倆是「雙行星系統」。

近年來,冥王星成為一個「是非不斷」的天體,它的「大行星」地位也受到挑戰。

天文學家發現,冥王星所在的柯伊伯帶有更大的天體。

美國加州理工學院的麥可·布朗去年宣布,他觀測到一顆明顯比冥王星大的天體,並建議要麼把這個新天體稱為太陽系「第十大行星」,要麼把冥王星的「大行星」稱號撤銷。

「新視野」號尊榮

【行動經過】

世紀90年代末,NASA曾制定了一個名為「冥王星—柯伊伯快車」探測計劃,原計劃2004年12月18日發射,主要目的是探測冥王星、喀戎以及其他柯伊伯帶天體。

由於研製經費超支等原因,NASA宣布取消該計劃。

消息一公布,立即遭到很多天文學家的強烈抗議。

他們四處遊說,希望再次啟動冥王星探測計劃。

美國行星學會甚至發動了「拯救冥王星」計劃的運動。

最後,NASA的官員們終於被說服,於2000年12月20日宣布重新論證冥王星計劃。

他們拒絕採用原先提出的探測方案,改而向全球公開徵集新的探測方案。

這也是NASA歷史上首次向全球公開徵集太空計劃方案。

NASA對新方案提出了兩項苛刻的要求:

冥王星和它的衛星喀戎,喀戎是希臘神話中冥河的艄公,渡靈魂過冥河,此主僕二位在此恰到好處

一是要求在2015年前抵達冥王星;

二是經費必須低於5億美元。

這是因為冥王星的軌道為橢圓形,繞日運行的周期長達248年,2015年時正好是探測冥王星的絕佳時機。

一旦錯過,這種快速抵達冥王星的機會只有百年之後才有了。

而且想必官員們認為,為一個太空探測計劃等15年,已經是公眾耐心的極限了。

從宣布重新論證到最遲的發射時間,留給科學家們只有4—5年時間。

2004—2006年是發射冥王星探測器的最後機會。

為了爭分奪秒地研製探測器,NASA留給新的冥王星計劃的方案設計時間只有3個月。

截止到2001年3月19日,最終,由西南研究院和霍普金斯大學應用物理實驗室聯合團隊的設計方案脫穎而出,在諸多方案中最終獲勝,總預算為4.88億美元。

新方案能發回比原來的「冥王星—柯伊伯快車」計劃多10倍的觀測數據。

如果趕在2006年2月以前發射,可以確保在夏天抵達冥王星——最終預計2015年7月14日抵達。

2001年12月,NASA宣布重啟「冥王星」計劃,探測器名為「新視野」號。

「新視野」號組裝中

「新視野」號發射時的質量為453千克。

探測器外形像一把短鍬和鐵鍋組合的傢伙,其中鍬把是它的核電站,鍬身是探測器本體,鍬身上頂著的大鍋則是它的天線,一共攜帶了30千克的科學儀器和77千克的推進劑,其中推進劑用於在航行過程中修正軌道或是改變航向。

它裝有放射性同位素熱電發電機,10.9公斤的鈽放射性衰變提供能源,這是由於冥王星距離太陽太過遙遠,「新視野」所需的電力無法由太陽能電池提供。

探測器本體為三角形,長2.1米,最寬處約2.7米,高0.7米,大小相當於一架鋼琴,發射時探測器重478公斤。

「新視野」號外形像一把短鍬,但它卻是鏟動人類對太陽系認知的最尖利武器

「新視野」號探測器的通信採用X頻段,包括一副直徑達2.1米的高增益碟型天線、一副中增益碟型天線和兩副低增益寬波束天線。

「新視野」號的天線比大多數深空探測器要大得多,這是由於距離遙遠,信號微弱,所以需要一個很大的天線來接收和發送數據和信號。

「新視野」號的推進系統由16個單元肼推進器組成,其中4個推力為4.4牛的推進器主要用於修正飛行軌道,12個推力為0.8牛的推進器主要用於使探測器自旋加速或減速。

「新視野」號共攜帶77千克推進劑,用於在航行過程中修正軌道或改變航向。

在飛赴冥王星的過程中,它利用木星引力進行輔助加速。

在抵達冥王星的時候,它採用飛越方式探測,因此在靠近冥王星時無需減速使之進入環繞軌道。

這兩個因素使得「新視野」號攜帶的燃料比較少。

「新視野」由美國霍普金斯大學應用物理實驗室為主負責建造。

2005年,「新視野」號任務團隊霍普金斯大學等單位還聯合發發起了一個問候冥王星的徵集活動,他們設立了一個網頁,全世界天文愛好者只需要通過訪問這個網頁,就可以將自己的名字輸入電子卡片內,讓自己的問候搭載在「新視野」號,一起飛向柯伊伯帶。

活動期間共徵集到了超過43萬人的問候,這些問候被刻在光碟上,放入探測器內。

在完成探測任務後,「新視野」號上的計算機將會被重置,上傳「同一個地球,來自『新視野』號的問候」,上面收集了有關地球的各種信息,包括世界各地的人們發來的照片、聲音、文字,甚至是電腦程式。

「新視野」號將帶著這些來自地球的人類信息刻在了一張光碟上,飛向遙遠的星際空間太陽系中最遙遠的「親戚」。

「新視野」號原定美東時間2006年1月17日13時24分在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地第41發射台發射,但因地面強風和負責該項目的約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的控制中心突然停電的原因,兩度推遲升空。

至1月19日14時,卡納維拉爾角上空雲層逐漸散去,氣候條件適合發射,「新視野」號比原定時間推遲半小時後發射升空。

「新視野」號的運載器是聯合發射聯盟研製的「阿特拉斯」-V551火箭(也叫「宇宙神」AV-010),裝有ATK公司研製的「星」-48B(STAR-48B),計劃耗資7億美元,發射過程耗資5.5億美元。

第三級固體助推引擎45分鐘後三級火箭脫離,「新視野」號脫離地球引力,以每小時前進大約3.1萬英里(4.99萬公里)朝木星飛去,目的是借用木星引力加速,然後直奔冥王星。

「新視野」號在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地第41發射台發射,永遠離開了地球和人類

其主要任務是探測冥王星及其最大的衛星喀戎和探測位於柯伊柏帶的小行星群。

「新視野」有一台引擎提供轉向動力,用以調節探測船相位,在差不多十年多航行時間之間,可以修正飛向冥王星的軌道。

當探測船接近冥王星時,要調校船身以便所有探測儀指向冥王星。

當飛越過冥王星之後,又要調校船身以便觀察喀戎,待完成探測後,又要再轉校船身,使高增益天線指向地球,將收集到的數據送回地球



這個設計是由於預算所限,「新視野」探測船不可以像它的前輩「旅行者」一、二號一樣,使用旋轉式平台,可以較簡單的執行指令,而只能以調節船身相位這個較複雜方法來完成任務。

「阿特拉斯」護送「新視野」出征了,其勢豈止是直刺蒼穹

「新視野」探測船安裝了一隻直徑2.1米(83英吋)的高增益天線,能夠與地球的深空網絡保持聯繫,接收來自地球的指令,以及將收集得到的科學資料輸送回去地球。

另外安裝在高增益天線正上方的是低增益天線,是高增益天線的後備,以備不時之須。

高增益天線有兩條頻帶收發訊號,頻譜寬闊,上傳下載速度高,相比之下,低增益天線只有一條窄頻帶,效率較低,但是在緊急情況之下,可以頂替高增益天線的工作。

「新視野」冥王星探測器以美國「阿特拉斯」-V551型火箭攜帶,在美國佛羅里達州卡納維拉爾角的空軍基地41號發射台發射,將探測器推出外太空,再由「半人馬座」火箭送入繞地軌道,最後由「星」-48B型固體燃料火箭衝出地球引力,飛向冥王星。

發射初始速度為每小時59384公里,它飛越月亮繞地球軌道不用9個小時,到達木星引力區只須13個月時間,相對1960年代「阿波羅」登月任務相同航程要飛行3天時間,「伽利略」號飛抵木星亦需4年時間而言,「新視野」航速可謂十分驚人。

「新視野」日夜兼程之際,地球上的天文學界發生了一場震動全世界的大事。

2006年8月,國際天文聯合會第26屆大會通過第5號決議,更改了行星的定義:行星是繞恆星運轉、質量足夠大使之成球體、不是衛星的天體,必須具有清除軌道區域內大小相當天體的能力。

柯伊伯帶的這些天體雖然繞太陽運轉、體積和質量較大而成球體,也不是行星的衛星,但由於不具有清空其軌道區域的能力,不能稱為行星。

行星的定義要求其質量在其軌道區域所有天體中占絕對優勢,其清空軌道的能力和程度均比矮行星高5個數量級以上。

冥王星由此被降級為矮行星,我們從小所熟知的太陽系九大行星被改寫為八大行星。

2008年,國際天文聯合會再度將冥王星劃分為「類冥矮行星」。

從此,冥王星慢慢淡出公眾視線,現在冥王星的正式名稱是134340號小行星。

柯伊柏帶是1992年才發現的太陽系新大陸,雖然現在冥王星已被降級為矮行星,卻成為了數千顆冰凍小天體的「領頭羊」。

這些太陽系冷庫中的冰凍天體可能有大量的水,不同於常見的八大行星和小行星,此次任務的發現將直接改變我們對太陽系的已有認識。

冥王星被降級為矮行星,這對於無數的天文愛好者而言,簡直就是對其毀滅性打擊,無法接受

雖然感覺行動目標與價值明顯降低,但已經在途的「新視野」號的心情沒有受此事影響。

在它飛往冥王星旅途的前13個月中,工作人員對整個探測器及其所攜帶的儀器進行檢查和調試,修正它的飛行軌道,並為接近木星做準備。

「新視野」在2007年2月28號接近木星,以每秒21公里的速度、比「卡西尼」號還要接近的距離飛過木星。

「新視野」冥王星探測器將順道觀測木星。

據有關媒體19日報導,科學家們於18日表示,美國的「新視野」飛船正在迅速向木星靠近,接下來將對它進行為期6個月的觀測,研究其洶湧的氣流、光環和4顆衛星,然後將飛離木星。

在2003年9月美國宇航局結束的「伽利略」號木星探測任務證明了在木衛四被冰層覆蓋的外殼下有海洋存在。

「新視野」號還將對木衛4的姐妹衛星木衛1、木衛2和木衛3進行觀測,以充實由「伽利略」號繪製的地圖的不足。

「伽利略」號的一根主天線有問題,這大大限制了傳輸到地球的數據量。

科學家希望「新視野」的高速通訊系統將有助於他們更好的對這些大型衛星進行研究。

例如,木衛1上有活火山,木衛2上可能有生命存在的地下海。

「新視野」號木星科學研究小組的約翰·斯賓塞說:「木星極具吸引力,我們會儘可能多地去了解木星本身。

」科學家們表示,現在,該飛船距木星4100萬英里,它已經拍下了數十張木星的圖片,總共還將有700多次觀測。

「新視野」號是一艘重1050磅(476千克)的小型飛船,它將查看木星上洶湧的、多風暴的氣流。

木星表面

斯賓塞表示,它將對木星上著名的大紅斑進行觀測,大紅斑是一種風暴,其規模大約是地球上的風暴的兩倍,而且已經持續數百年了。

科學家們表示,它還將首次近距離地觀測木星小紅斑,這種風暴是在最近幾年,當3個更小的紅斑接合在一起時才形成的。

他們表示,在接近木星時已經拍下的照片顯示,先前在大紅斑附近觀測到的湍流已經消散了。

該飛船將對木衛1上火山的活動,還有木衛2上的地貌進行觀測。

在結束完對木星的觀測後,這艘飛船藉助木星的重力場將它「彈起」,飛向冥王星。


然而2012年10月16日,「新視野」號遇到的問題——隨著工作小組透過哈勃空間望遠鏡發現冥王星的兩個新衛星和眾多星體碎片,「新視野」號團隊發表了一篇文章,指「新視野」號在飛越冥王星的時候,有可能毀於冥王星衛星軌道中的星體碎片,所以現在工作小組正研究是否要改變「新視野」號的軌道,去避免和這些碎片碰撞,保護「新視野」號。


飛越海王星軌道

2006年1月在美國佛羅里達州發射升空,「新視野」號在長達8年8個月的飛行後,於8月25日到達離地球27.5億英里之外的海王星軌道。

而恰恰在25年前的這一天,美國國家航空航天局「旅行者」2號飛船飛越海王星。


「新視野」號飛越海王星軌道的具體時間是美國東部時間8月25日下午10:04。

美國宇航局此前已經宣布「新視野」號飛船目前已經越過了海王星軌道,這是抵達冥王星之前需要路過的最後一顆大行星。

這架大小與一台鋼琴差不多的飛船於2006年1月發射升空,只用了8年零8個月時間便抵達海王星。

從地球飛往海王星,距離超過44億公里,此前只有美國宇航局的旅行者2號飛船曾經抵達過這裡,但「新視野」號飛船所花費的時間要比前者少了幾乎4年。

速度沒的說,天王星、海王星輕鬆飛越,嗖嗖的

而似乎是為了向這一偉大先驅探測器致敬,「新視野」號飛船抵達海王星軌道的時間恰好選在當年旅行者2號飛船飛抵海王星25周年紀念日。

1989年的8月25日,旅行者2號飛船抵達海王星並開展了考察,這也是迄今人類對這顆遙遠的大行星所進行的唯一一次近距離觀察。


吉姆·格林博士是美國宇航局華盛頓總部行星科學分部主管,他表示:「這是一個'天大』的巧合,它將『新視野』號飛船與美國宇航局的另一艘傳奇飛船聯繫在了一起。

」他說:「就在25年前,在海王星,『旅行者』2號飛船讓我們第一次得以一窺這顆從未被涉足的行星。

而現在,『新視野』號飛船將帶我們前往同樣從未被觸及的冥王星和它的衛星一探究竟,就在明年夏天,隨後它還將繼續飛向太陽系邊緣的無垠空間。

「新視野」號飛越海王星軌道

不過,請注意這裡所說的是「新視野」號飛船穿越海王星軌道,而不是與海王星交會。

「新視野」號飛船並不會對海王星開展考察,它的目標非常明確,那就是冥王星。

事實上,當「新視野」號越過海王星軌道之時,海王星本身遠在40億公里之外,約合地球和太陽之間的距離的27倍,並且在「新視野」號向著太陽系邊緣一路狂奔的路上它都不會遇見海王星的身影。

儘管這一距離遠大於「旅行者」2號與海王星的最近距離,7月10日「新視野」號的伸縮鏡頭從遠距離拍攝下了海王星的照片。

不過儘管如此,穿越海王星軌道的時間點仍然是一個里程碑——它標誌著這艘飛船已經穿越了所有大行星的勢力範圍,下一步就將在明年迎來與冥王星系統的交會時刻。

美國東部時間8月29日早上,「新視野」號進入休眠期。

這是它在抵達冥王星之前的最後一個休眠期,計劃於12月復甦。

另外,1977年發射的「旅行者」1號和「旅行者」2號已經抵達太陽系邊緣。

兩艘飛船探索了木星、土星、天王星和海王星。

「旅行者」1號目前是飛行距離最遠的人類探測器,目前距離太陽大約190億公里,「旅行者」2號是連續工作時間最長的探測器,目前距離太陽150億公里。

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2014年12月7日,在行星際飛行了48億公里、休眠8年之後的「新視野」號被成功喚醒,此刻距離地球46.6億公里、離抵達冥王星還有2.6億公里。


雖然「新視野」號在等待2015年7月與冥王星匯合的過程中,大部分時間它都處於休眠狀態,但是飛越木星「喚醒」了它。

它在飛越過程中拍到一些木星及其衛星的非常清晰的圖片。


從2014年12月7日到2015年7月底,「新視野」的所有系統一直處在「清醒」狀態。

科學家們歡欣鼓舞

剛開始探測時,冥王星和其衛星喀戎是不能分辨的亮點,但是隨著探測器的逐漸靠近,就能看到它們越來越多的細節。


當「新視野」距離冥王星約100萬公里時,其上的各種設備開始對冥王星和其衛星進行全方位的探測,向地球傳回圖片。

當「新視野」距冥王星有16萬公里時,其上的相機能繪製出冥王星及其衛星喀戎的第一批地圖。

以後的幾個月里,它將不斷地拍攝照片,進行光譜測量。

最清晰的冥王星「玉照」

2015年1月15日,當「新視野」號距離冥王星約100萬公里時,探測器上的各種設備開始工作,對冥王星和喀戎進行全方位的探測並傳回探測數據。

以光速傳輸的探測數據傳到地球需要4小時25分鐘。

當距冥王星16萬公里時,探測器上的相機開始繪製第一批地圖,並在隨後的3個月裡不斷拍攝照片和測量光譜。

如果那時冥王星的大氣是凍結的,「新視野」號還能夠觀測到季節的變化。

截止到2015年1月17日,「新視野」號探測器距離地球大約是32.09個天文單位——這個時間與最初的計劃完全吻合!

「新視野」與冥王星的最近距離為9600公里,與喀戎的最近距離為2.7萬公里。

處於最近距離的時間約半個小時。

此間,探測器將用可見光和近紅外相機拍攝最為清晰的冥王星和喀戎「特寫」,甚至能分辨出冥王星上達60米的地貌。

如果幸運的話,「新視野」號有望拍攝到冥王星上的雲層或噴發的冰火山。

雖然科學家推測冥王星表面可能存在這些現象,卻從未被證實過。

當近距離飛過冥王星時,「新視野」號採集的數據量異常龐大,根本來不及向地球回傳。

因此只能暫時存儲這些數據,並在隨後的1年多時間裡陸續發送。

而現在所獲得的冥王星圖像的最高解析度為500公里左右,它是由「哈勃」空間望遠鏡拍攝的。

在冥王星9600公里的上空飛過,但也只能這樣飛過,因為沒有足夠的燃料去實現更多的奢求

2015年7月,「新視野」將飛越冥王星和喀戎,時間約為1個地球日。

其間,它將探測冥王星大氣層發出的紫外線輻射,還將在近紅外波長上獲取光譜圖,以了解冥王星及喀戎表面成分和這些物質的分布及溫度。


跟軌道飛行器不一樣,「新視野」號在2015年7月14日前後靠近和飛越冥王星的過程中,它會遵循為期9天的活動周期。

在這段時間裡,該探測器將收集45億字節數據,在數月時間裡,它每天都要用4個半小時,把收集的數據傳回地球——位於冥王星附近時的功率228瓦特、位於冥王星時數據傳輸率768bps,信息傳回地球單程至少需要4小時25分。

以前的飛船攜帶的是錄音帶,「新視野」號跟它們不一樣,它帶的是刻著45萬名支持者的名字的DVD和克萊德·湯博的骨灰——冥王星是湯博於1930年發現的。

克萊德·湯博的英名不會隨著冥王星的降級而磨滅

當探測器飛過冥王星到達它的陰面時,探測器可藉助喀戎反射過來的光線繼續對冥王星陰面的地表情況進行探測。

此外,將從地球向冥王星發射無線電波。

那些穿過冥王星大氣層的無線電波可被探測器上的高增益天線接收,然後,「新視野」上的儀器會根據無線電波的折射情況推算出冥王星大氣層的溫度和密度。

飛掠冥王星

「新視野」號對冥王星和喀戎的飛越觀測將持續6個多月,2015年7月之後將逐漸遠離。

飛離冥王星和喀戎時,「新視野」號還將調轉鏡頭回望,利用低太陽照射角造成表面地形明暗的優勢,證實冥王星和喀戎表面是否平坦,是否擁有類似彗星那樣的「尾巴」,是否擁有環帶,是否有未被發現的衛星。

在完成對冥王星及其衛星的飛越考察後,「新視野」號將在2017~2020年探測柯伊伯帶的其它天體,其中至少2個直徑為40-90公里,這一階段可能持續5-10年。

如果一切順利,「新視野」號的壽命將在15年以上。

海王星與冥王星之間的星體密集區就是柯伊伯帶

那麼,為什麼「新視野」不進入冥王星的軌道進行長時間觀測呢?其原因有兩個:

一是其飛行速度必須非常快,這樣才能用9.5年時間到達距離地球約50億公里的冥王星,如果「新視野」要進入冥王星軌道,它必須將速度降低90%,這就要求多攜帶1000倍的燃料,從而會導致成本猛增;

二是如果進入冥王星軌道,「新視野」將無法繼續前行,探測柯伊伯帶。

遙遠的太陽,也能照亮冥王星的世界,但實際的亮度沒有如此明亮

在2015年7月考察冥王星任務結束後,「新視野」會繼續向離地球更遠的宇宙空間地方飛,並將在2017至2020年抵達一個由彗星和其他宇宙碎片構成的中間環帶——柯伊柏帶,探測至少兩個直徑為40至90公里的柯伊伯帶天體,這一階段可能會持續5至10年。

目前,已經發現的柯伊伯天體超過1000多個。

柯伊伯帶有太多的奧秘需要調查,否則很難說了解了太陽系。

「新視野」項目首席科學家斯特恩說:「此次抵達冥王星,感覺會像走進糖果店的小孩子一般興奮。

探索冥王星和柯伊伯帶就像是對太陽系外層進行考古挖掘工作。

通過考察這片區域,我們可以一窺行星形成的古老時代。

科學家們觀賞「新視野」發揮的照片

【後續】

「對於『新視野』號飛掠冥王星時冥王星所處的確切位置,我們必須加以修正,」「新視野」號交匯任務負責人、美國約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室的馬克·霍爾德里奇說,「飛掠的時刻也必須確定,因為控制太空飛行器姿態及科學設備指向的計算機指令,所依據的就是我們要精確知道掠過冥王星的時刻——這些圖像將幫助我們確定這兩點。

這場「光學制導」行動,標誌著「新視野」號拍攝的照片將首次用於確定冥王星的位置。

整個第一階段將持續到2015年春天,「新視野」號將開展大量額外的科學實驗。

太空飛行器上的設備將持續收集行星際空間環境的數據,包括測量來自太陽的高能粒子流,測量柯伊伯帶內側的塵埃顆粒濃度。

除了冥王星以外,太陽系外圍的這片尚未被探測的區域,可能還擁有成千上萬顆類似的冰凍岩石小星球。

球體的冥王星只因為身材苗條,被迫與外形不規則的隕石為伍——還有沒有天理?

進入2016年春季之後,「新視野」號將對冥王星開展更加密集的科學研究,探測器上的相機和光譜儀將有能力提供比地球上最強大望遠鏡還要更清晰的冥王星圖像。

最終,這艘太空飛行器獲得的圖像將足夠清晰,用於繪製冥王星及其衛星的地圖,精度將超過以往的任何一次行星飛掠探測任務。

考察冥王星任務結束後,「新視野」會繼續向離地球更遠的宇宙空飛,在2017至2020年抵達一個由彗星和其他宇宙碎片構成的中間環帶——柯伊柏帶,探測至少兩個直徑為40至90公里的柯伊伯帶天體,這一階段可能會持續5至10年。


「新視野」號完成主要任務後,2029年,「新視野」號探測器離開太陽系,循著早期的「先驅者」和「旅行者」的足跡前進,飛往離我們更遠的地方。

藝術家筆下的在冥王星上觀賞其衛星喀戎時的景象

另外,「新視野」2號計劃也開始進入科學家視野——對天王星和一些柯伊伯帶天體進行考察,計劃耗資5.5億美元。


「新視野」探測船2號,是原計劃的後備方案。

計劃利用相同的設計,製造多一艘探測船,於2008年3月19日發射離開地球,2009年8月12日飛越木星,2015年10月7日再飛越天王星,於2020年9月15日飛抵1999TC36,一顆位於離地球31個天文單位(長度的單位,地球跟太陽的平均距離約等於1個天文單位)的柯伊伯帶天體。

TC36體積龐大,比起任何一顆「新視野」1號所能經過造訪的柯伊伯帶天體,TC36都巨大10倍,就算連它的月亮也大過其它柯伊伯帶天體兩至三倍以上,甚俱科學探測價值。

「新視野」2號飛越TC36之後,還可以觀察多一至兩顆體積較細的柯伊伯帶天體。

「新視野」2號如能按計劃順利起航,就可確保整個「新視野」計劃,肯定可以獲得豐盛的成果。

「新視野」探測船2號計劃吸引之處在於:一趟巡行就能探訪多個星體,如錯過今次機會,下次天王星—柯伊伯帶天體巡航要等到2050年才能起行。

而且因探測船是利用現成設計,省卻大量研究經費及所須時間。

計劃現尚在討論階段,有待美國太空署批准;美國國會已於2004年9月下旬,追加撥款以作計劃之可行性研究。

如計劃成功獲得通過,除了首次探索1999TC36之外,還將成為繼1986年「航行者」2號,人類30年後第二次造訪天王星。

美國太空署轄下的外行星評審小組,於2005年5月5日提交「新視野」2號計劃可行性報告書。

報告認為計劃在技術上是可行的,但探測船於2008年或以後的一段時間,發射升空的機會並不樂觀。

報告書主要內容為:

「新視野」飛掠冥王星的高速剪輯畫面,左下是飛行參數

美國太空署缺乏現成的核子動能電力產生器,即核能發電機,給外太空探測船使用。

按照目前已批准的訂單和預算中,太空署要待至2010年才有新發電機供應,而探測船則最快也要等到2011年才能升空。

若探測船推遲至2011年才升空,則意味著探測船將錯過2008年3月19日至2009年5月1日之間所有「發射窗口」,探測船不能借用木星和天王星的重力吸引,加速前進,而只可以直接飛去往柯伊伯帶,估計需時最少15年時間。

一個耗時15載,而換取90分鐘的近距離直接觀察的外太空探測計劃,從經濟効益角度來看,答案已經溢於言表。

再者,站在2011年的時間裡來看,當時的科技、智識和現今的水平可能已經有長足之別。

要使用一艘以上世紀科技為設計基礎的探測船,似乎有點說不通。

若然重新設計部份或全艘探測船,則又重蹈經費龐大、耗時日久的老問題覆轍。

就算按報告書提議,仿照「新視野」計劃,利用比賽選出最佳方案,但無論是時間和費用都已經超過原提議很遠,估計經費最少5.9億至最多9.12億美元,需時最少54個月最多59個月時間。

「新視野」計劃主管阿倫·史唐於2005年6月10日小組會議中繼續努力推銷「新視野」2號計劃,論點主要是:錯失今次機會將要等待上50年、核能發電機不是唯一選擇、預算可低至3.75億美元等。

但從小組於10月底發表的會議報告中,提及「新視野」計劃只有聊聊50多字,主要是預祝「新視野」探測船順利發射成功等等,並沒有提及「新視野」2號計劃。

看來,「新視野」2號計劃的發展前景,不言而喻。

「新視野」號與冥王星和卡戎的合影——當然,這是純假想的

【關聯性】

「新視野」號計劃是外星探索行動,是自冷戰開始的太空競爭的延續,更是「冥王星—柯伊伯快車」探測計劃實實在在的接盤俠——任何一個有大國壯志的國家都急不可耐地再次領域一展身手。

但客觀地說,全世界的國家中有這種力量的,並不是很多,一而再再而三地玩續集的,更是鳳毛麟角。

美國,是到如今為止,唯一的翹楚。

「新視野」號計劃是「新疆界」探測計劃的第一項任務,「新疆界」計劃「歷史脈動」已經發布,可以回看、欣賞,就是這個原因。

而「新視野」號計劃也有進一步的計劃——「新視野」2號計劃,雖然尚未成型,但計劃仍有一定的理由。

對於世界其它的此類計劃,可以回看「歷史脈動」已經發布的諸如「普羅米修斯」計劃、「新疆界」計劃、「夸父「計劃以及未來還要發布的更多的計劃。

「新視野」號拜別了哈得斯與喀戎,繼續奔赴柯伊伯帶的征塵

【影響】

在「新視野」號任務論證和發射時,冥王星還被視作行星,作為太陽系中唯一沒有被太空飛行器探測過的行星,「新視野」號被賦予重要的象徵意義。

隨著天文學家在柯伊伯帶不斷獲得新的觀測發現,「新視野」號的主要任務從冥王星擴展到整個柯伊伯帶。

近距離飛越冥王星及其已知的5個衛星。

雖然,哈勃空間望遠鏡此前的觀測沒有發現冥王星有新的衛星或環帶系統,但如果它們太過暗弱,從遙遠的距離上是很難被發現的。

因此,「新視野」號將探測冥王星是否存在未被發現的衛星,調查冥王星是否擁有環帶系統,觀察冥王星表面是否存在撞擊坑或撞擊坑的多少,判斷柯伊伯帶天體相互碰撞的幾率。

考察柯伊伯帶的其他天體。

柯伊伯帶的天體自太陽系形成之初已存在,是太陽系各大行星形成後的殘渣,記錄著太陽系最初形成時的歷史,有助於理解太陽系和地球生命的起源。

如果不了解柯伊伯帶,就很難理解太陽系的起源。

對於太陽系裡的這片新大陸,「新視野」號首席科學家艾倫·斯特恩指出:「太陽系中的這一區域存在諸多謎團。

探索冥王星和柯伊伯帶就像是在太陽系新大陸進行的考古發掘工作。

通過考察可以窺探到太陽系行星形成的最初狀態。

被人類玩壞的冥王星玉照

【評論】

這是人類探測器第一次探索冥王星。

「新視野」號是人類發射的第一個冥王星探測器。

也是迄今為止發射初始速度最快的太空飛行器。

「新視野」號將成為人類有史以來的人造飛行物體,它飛越月亮繞地球軌道不用9個小時,到達木星引力區只須13個月時間,「新視野」號現在它每小時前進大約3.1萬英里(4.99萬公里)。

「新視野」號,經過約9年的星際旅行,於2015年1月15日抵達距地球約47億公里的冥王星附近,開始探測冥王星、冥衛、以及它們所處的柯伊柏帶其他天體。

柯伊柏帶是1992年才發現的太陽系新大陸,雖然現在冥王星已被降級為矮行星,卻成為了數千顆冰凍小天體的「領頭羊」。

這些太陽系冷庫中的冰凍天體可能有大量的水,不同於常見的八大行星和小行星,此次任務的發現將直接改變我們對太陽系的已有認識。

從地球到冥王星最短僅需9年的時間,這是源於飛越木星和土星是藉助了兩顆巨行星的強大引力的力量。

冥王星被驅離「九大行星」行列的原因——個兒有點小

【相關資料】

1、我們的太陽系包含三個主要區域:

一區為內太陽系,包括水星、金星、地球和火星,稱為類地行星,均為岩石質天體;

二區為外太陽系,包括木星、土星、天王星和海王星,稱為類木行星,均為氣液態巨行星;

一區和二區之間以距離太陽2.3-3.3天文單位(1天文單位為日地平均距離,約等於1.5億公里)的小行星帶為界;

三區為海王星以遠,包括距離太陽約30-50個天文單位的柯伊伯帶。

在柯伊伯帶之外,距離太陽5~10萬天文單位還有一片由千億顆冰冷天體組成的奧爾特雲。

需要指出的是,冥王星和柯伊伯帶的發現過程十分艱難,是象徵人類探索精神的重要事件之一。

自1846年,海王星被首次發現以來,科學家一直在努力尋找新的海外行星(即海王星外的行星)。

冥王星的質量僅有地球的0.21%,其質量不足於影響海王星的軌道,因此基本不可能根據天體力學的方法計算冥王星的軌道,大量的軌道計算後來被證明無一中的。

由於無法預測冥王星可能經過的天區,大量的實際觀測也無功而返。

直到1930年,年僅24歲的農家少年、羅威爾天文台新招聘的觀測助理湯博,在寒冷的亞利桑那州高原上經過8個月艱苦的巡天式觀測和仔細比對後(搜索會運動的天體是發現新行星的重要手段之一。

因此,需要大量比對不同時間拍攝的照片,以發現運動的天體,但變星和彗星經常干擾這種比對工作),首次發現了冥王星。

這是首次由美國天文學家利用美國的觀測設備發現的新行星,是標誌世界科學中心從歐洲大陸轉移到美國的重要事件之一,美國人對此充滿自豪,親切地稱冥王星為「美國行星」。

荒涼的冥王星世界

1978年,在冥王星的附近發現了冥衛一(喀戎,其質心實際上落在兩個天體之外,因此並非真正繞冥王星公轉。

且兩者質量相差不大,因此不能被視為冥衛,而是矮行星,與冥王星組成雙矮行星系統)。

而冥王星和喀戎所處的太陽系外緣一直被認為是空空蕩蕩的,沒有其他大型天體。

1987年,當時在麻省理工學院工作的天文學家大衛·朱維特不相信太陽系外圍居然如此空曠。

他和當時的研究生劉麗杏,經過對這一區域連續五年的觀測,終於在1992年8月30日發現除冥王星和喀戎外的第一個柯伊伯帶天體——直徑250公里的小行星15760,半年後又發現第二個天體(181708)1993FW,從而證實柯伊伯帶的存在。

兩人因發現柯伊伯帶天體的貢獻而獲2012年度邵逸夫天文獎。

現在我們知道,柯伊伯帶是位於海王星軌道以遠黃道面附近、散布著大量冰凍小天體的環形區域,是太陽系裡的「冷庫」。

冥王星直徑2301公里,是柯伊伯帶的主要天體,一直以來都被認為是太陽系九大行星之一。

冥王星的軌道是一個非常扁的橢圓,遠日點約為74億公里,近日點為44億公里,與太陽的平均距離約為59億公里,是日地平均距離的40倍,繞太陽一圈需要漫長的248年。

但從體積上,冥王星卻是圍繞太陽旋轉的第十大天體。

這是因為米高·布朗等三位天文學家2005年7月發現了太陽系中最大的矮行星、直徑2326±12公里的鬩神星(Eris)。

鬩神星質量約為地球質量的0.27%,比冥王星重約27%。

鬩神星

它距離太陽97個天文單位,公轉周期為557年,位於比柯伊伯帶更遠的太陽系離散盤,不屬於柯伊伯帶天體。

除了鬩神星,他們同時還發現了鳥神星。

2天後發現妊神星。

至此,柯伊伯帶至少有冥王星、鳥神星、妊神星三顆矮行星。

同一年,還發現了冥王星的兩顆衛星冥衛二(Nix)和冥衛三(Hydra);2011年和2012年,先後發現冥衛四(Kerberos)和冥衛五(Styx)。

除此之外,海王星外的大型天體還包括賽德娜、小行星225088、創神星、亡神星等。


由於鬩神星的體積比冥王星大,曾經被考慮接納成為太陽系的第十顆行星。

現在柯伊伯帶發現的天體數量已經超過1000個,實際的天體數量可能超過10萬個,而且有一些是與冥王星大小相近的天體。

如果全部接納為行星的話,太陽系的行星家族將不斷擴大;如果不接納,天文學家就不得不對行星的定義做出明確界定。


喀戎,世界上最孤獨的靈魂,也是一個偉大的靈魂,它使無數的生命得到平靜終結

2、科學儀器是「新視野」號的「眼睛」。

「新視野」號攜帶了7台重30千克的科學儀器,其中光學設備有3台。

分別是:

遠程勘測成像儀(LORRI)、可見-紅外成像光譜儀(Ralph)、紫外成像光譜儀(Alice),分別拍攝可見光、紅外和紫外圖片。

另外4台儀器分別是:太陽風測量儀(SWAP)、無線電科學實驗儀(REX)、能量粒子譜儀(PEPSSI)、學生塵埃計數器(SDC),分別用於測量冥王星附近和表面的太陽風、大氣、能量粒子和塵埃。

可見-紅外成像光譜儀(Ralph):拍攝冥王星及喀戎的表面地形,提供高清晰影像照片,分析表面物理現象和物質組成,繪製地形圖,了解冥王星及喀戎的歷史。

可見-紅外成像光譜儀

儀器分為兩部份,一為多光譜可見光相機(MVIC),在可見光範圍內工作,它有4個不同的濾光器。

一個用來測量分布於表面的甲烷霜,其它的分別覆蓋藍、紅和近紅外等光譜區域。

此外,還有2個全色濾光器,當測量發微光的遙遠物體時,可讓所有可見光通過,從而最大限度地增加儀器的敏感性。

從濾光器穿過的光線均被聚焦到一個電偶合器件上通過該相機可產生彩色地圖。

另一為紅外光譜儀(LEISA),兩者共同使用一個6厘米鏡頭,用以調校焦距,收集影像。

LEISA利用熱輻射在紅外光譜範圍內工作它可像稜鏡一樣使不同波長的光按不同比率彎曲,這樣就可以分別對每種光進行分析。

根據量子物理,不同分子輻射和吸收不同波長的光,因此,對光的成分進行分析,就可以鑑別不同的分子。

它將用於描繪冥王星表面甲烷霜、氮、一氧化碳、水及冥衛一表面水冰的分布情況。

遠程勘測成像儀(LORRI):有一個直徑20.8厘米的鏡頭,能將可見光匯聚到電偶合器件上,產生高空間解析度圖像,同樣以CCD成像,但沒有濾鏡和活動部件,結構比Ralph簡單得多。

目的是為探測器提供詳細的空間信息,即探測器在飛行途中的精確位置。

通過觀測特定星體,比較觀測資料,得出探測器在途中某一點的精確位置及相位,從而控制探測器進行相應的軌道調整。

當飛臨冥王星時,遠程勘測成像儀同時拍攝冥王星表面影像,解析度大致相當於標準足球場面積。

遠程勘測成像儀

紫外成像光譜儀(Alice):測量由冥王星及喀戎輻射或反射的紫外線,獲得不同波長的圖像,研究它們的大氣成分、表面物質組成和溫度。

它也不僅可以像稜鏡一樣將不同組分發出的光分別開來,而且能形成不同波長探測物的影像。

紫外成像光譜儀

太陽風測量儀(SWAP):主要用於測量冥王星附近的太陽風特性,分析從冥王星大氣中逃逸出來的物質和逃逸速率,尋找冥王星周圍的磁層。

太陽風測量儀

無線電科學實驗儀(REX):

當「新視野」號位於冥王星的背面時,地球上的控制人員開始向冥王星發射無線電波。

由於無線電信號在穿越冥王星大氣層時會產生一定的折射、畸變和時延,那些穿過冥王星大氣層的無線電波被飛船上的2.1米直徑高增益天線接收後,無線電科學實驗儀就會比較穿越冥王星大氣前後的信號特徵,分析出大氣中氣體分子的成分、密度、溫度及大氣結構,繪製冥王星大氣層從高空到表面的溫度和密度曲線。

它由一小塊集成到探測器通信系統中的含先進電子設備的印刷線路板構成,探測器向地球傳輸科學數據等所有電信聯繫均通過它來完成,對探測任務能否成功關係重大。

當探測器飛臨冥王星時,它上面的83英寸的無線電天線將指向地球。

美國宇航局功能強大的深空網絡無線電發射機同時對準新視野探測器並向其發出信號。

當探測器飛到冥王星背面,冥王星大氣將使無線電波產生彎曲,彎曲程度依氣體分子的平均重量和大氣溫度而定。

此時,該儀器將記錄到的無線電波數據發送回地球進行分析。

該儀器還有一種輻射線測定模式,可測量冥王星本身微弱的電磁輻射。

當這種輻射線測定在探測器飛過冥王星後回望時,可準確測定冥王星的夜間溫度。

無線電科學實驗儀

能量粒子譜儀(PEPSSI):該儀器由帶電粒子探測器組成,可以測量質子、離子、電子等帶電粒子的成分和密度等特性。

通過探測大氣層頂部的中性粒子被太陽風激活而逃離大氣層的現象,推算大氣化學成份。

可用來尋找從冥王星大氣中逃逸的中性原子。

這些原子逃逸後即與太陽風作用變為帶電粒子。

能量粒子譜儀

學生塵埃計數器(SDC):由科羅拉多大學的學生在專業航天人員的指導下製造的,主要用於測量整個飛行過程中星際塵埃粒子對「新視野」號的撞擊情況,包括粒子的大小、數量、撞擊飛船時的方向和飛行軌跡等。

這些塵埃粒子主要來自從彗星逃逸的物質和柯伊伯帶天體相互碰撞產生的殘片。

它將沿軌道測量由彗星脫落物和柯伊伯帶天體相互碰撞產生的塵埃粒子大小,其中包括從未取樣的星際空間。

這些儀器將在「新視野」飛臨冥王星的過程中,為這顆遙遠的星球描繪出一幅全新的圖像。

學生塵埃計數器

3、如此遙遠的一次聚會,「新視野」號為什麼不環繞冥王星進行長時間觀測呢?主要原因有兩個:

一是由於探測器的飛行速度必須非常快,這樣才能確保在9.5年內到達距離地球50億公里的冥王星。

如果「新視野」號要進入冥王星軌道,必須將速度降低90%,這就需要多1000倍的燃料消耗,而「新視野」號攜帶的燃料不足以供減速和進入環冥王星軌道之用;

二是「新視野」號一旦進入環繞冥王星的軌道,就無法將來脫離冥王星引力去探測其他的柯伊伯帶天體。

太陽系的主要天體形態比例

4、大事記:

2001年6月8日,「新視野」號任務計劃正式得到NASA的採納。

2005年6月13日,NASA對「新視野」號探測器作正式測試。

2005年9月24日,「新視野」號探測器被運往卡納維拉爾角發射場。

2006年1月11日,主要發射窗口打開,探測器作最後的測試。

2006年1月16日,Atlas V551火箭搬運至發射架。

2006年1月17日,由於大風的影響使發射推遲。

2006年1月18日,由於電力供應暫時中斷時發射再次推遲。

2006年1月19日,美國東部標準時間14時00分00秒(協調世界時19時00分00秒),「新視野」號探測器成功發射。

2006年4月7日,「新視野」號探測器穿過火星軌道。

2006年5月上旬,探測器進入小行星帶。

2006年6月13日,協調世界時04時05分,探測器與一顆編號為132524APL的小行星在101867公里處掠過,並拍攝照片。

2006年10月下旬,探測器離開小行星帶。

2006年11月28日,探測器首次拍攝傳回冥王星的照片。

2007年1月8日,「新視野」號探測器開始木星探測。

2007年1月10日,探測器觀測木衛十七(Callirrhoe)。

2007年2月28日,協調世界時05時43分40秒,「新視野」號探測器飛躍木星,最近距離2305000公里,速度達到21.219公里/秒。

2007年3月5日,結束木星探測。

2008年6月8日,「新視野」號探測器穿過土星軌道。

2009年12月29日,「新視野」號探測器越過地球與冥王星的連線中點,距離地球大約是15.27億英里(24.57億公里),從此以後探測器距離冥王星比距離地球更近。

2011年3月18日,「新視野」號探測器穿過天王星軌道。

2014年8月24日,「新視野」號探測器穿過海王星軌道。

2014年12月8日,「新視野」號探測器被成功喚醒。

途中累計休眠1873天,相當于飛行時間的2/3,以便節約電力消耗。

2015年7月14日,協調世界時11時47分,「新視野」號探測器飛躍冥王星,最近距離13695公里;速度每秒13.78公里協調世界時12時01分,飛躍冥衛一,最近距離29473公里,每秒13.87公里。

2016-2020年,「新視野」號探測器在柯伊伯帶中穿行,探測可能的近距離柯伊伯帶天體。

2029年,「新視野」號探測器離開太陽系。

紅外觀測儀拍攝冥王星和喀戎

4、在冥王星上,會是你地球體重的7%還輕一點;在喀戎上,差不多比你地球重量的3%多一點。

更為準確地說,地球上每100斤,在冥王星上是6.7斤,在喀戎上是3.4斤。

既然重力如此之小,那麼一個人能否有足夠能量從喀戎跳進冥王星的軌道?沒可能。

為了能夠逃脫喀戎的引力,你需要速度達到很大。

喀戎的逃逸速度接近1351英里每小時(610米每秒)。

任何最快或者最強壯的人都在喀戎上達不到這個速度。

在冥王星上,有無足夠的光來讀書?當然可以。

冥王星的白天,太陽將會比地球滿月時的亮度強300倍(儘管比陽光特好的天氣暗900倍)。

喀戎風光——不過,這只是藝術家的想像

從冥王星上看太陽或者地球會是什麼樣子?太陽依舊是天空中最亮的天體。

儘管只有地球上接收到太陽亮度的一小部分,從冥王星上看到的太陽依舊比其他最亮的恆星要亮2000萬倍。

從地球上看,冥王星的亮度為14等,意味著比眼睛能看到的極限天體還要暗幾百倍。

地球的表面積比冥王星大36倍,接收到的輻射強1000倍,發射率差不多。

所以,從冥王星上看地球大約為3星等。

但是從冥王星上看地球最大的障礙在於地球距離太陽太近,但是我們可以利用冥衛一喀戎發生太陽掩食的時候,肉眼可以短暫看到。


在冥王星上是否有一些不錯的山呢?我們不是很確定,但是至少肯定會有一些具有坡度的隕石坑,高達幾百米吧。

海王星的衛星特里同,和冥王星的尺寸差不多,也大約位於太陽系的同一區域,旅行者號飛船在特里同上發現了幾百個隕石坑。

在地球上,如果表面足夠光滑,一個沿著30度斜坡直衝下來的滑雪者有可能在一秒後就可以加速到11英里每小時。

但是在冥王星上,引力是地球上的15分之一,同樣地滑雪者在1秒之後只能加速到0.7英里每秒。

特里同(圖中吹海螺者),海神波塞冬之子,也是海王星衛星的名字

冥王星也會下雪?冥王星的表面溫度為華氏零下387度(攝氏零下233度),表面覆蓋著氮氣結成的冰。

我們不清楚氮冰是不是和水冰一樣滑,但是冥王星上的滑雪者(或者單板滑雪者)或許想利用氮冰的另外一個性質,它的氣化壓力。

所有的冰都在慢慢地氣化,這就意味著它們表面的一些逃到大氣中去了。

夏天的時候,相信你看到過水塘中水的蒸發,氣化的原理是一樣的,唯一不同的是分子直接從固態冰跑到了大氣中。

比如,如果你放一塊乾冰(二氧化碳的固態)在房間裡,它就會氣化。

當溫度變的稍微有些熱得時候,氣化的速率會很快地增加。

這一點在冥王星上非常重要,因為冥王星的整個大氣依賴於氮冰的平均溫度。

一小點氮冰溫度的增加,比如2華氏度,就會導致冥王星大氣翻倍。

隨著滑雪板的加熱,我們的冥王星滑降滑雪者將會感覺到浮在一層氮氣的緩衝墊上。

因為直接凝結在表面(不同於下的雪),所以表面可能會很硬和覆蓋著冰狀物,而不像那種「香檳粉雪」那樣。

我們之所以能夠在水結成的冰面上滑行,是因為滑冰的壓力造成了冰的融化。

要討論冥王星表面溫度下的氮冰滑與不滑,我們必須要等到實驗室數據有了實驗室數據以後。

冥王星、喀戎與太陽的合影,只不過太陽此刻呈現的是貝利珠奇景

如果人在冥王星上,將看到什麼?一個太空人如果從飛船上踏上冥王星的表面的時候,在這個陌生的環境中,他會很快地這個陌生環境中的很多不同。

或許首先是對黑暗的第一印象。

太陽,就像一個明亮的大頭針在空中,提供了比地球上少1000倍的亮度,從而讓這個遙遠的行星上,比多雲有暴雨的天氣還要暗。

但是冥王星的天空是特別的晴朗。

除太陽之外,我們依舊在白天的時候可以看到成千上萬個恆星。

也沒有雲彩,冥王星的空氣遠遠太薄,從而就像地球上一樣,讓整個天空看起來很亮並且顯示為藍色的。


依賴於太空人登陸行星的具體位置,他們或許能夠看到冥王星最大的衛星喀戎,大約是我們地球滿月時的7倍大,懸掛在空中。

喀戎比我們的地球月亮小的多,但是它更靠近行星,所以讓它看起來很大。

很神奇的是,對於一個冥王星上的給定位置,喀戎在空中看起來是不動的,既沒有升起,也沒有下落,而其循環的周期是6.4天。

冥王星上會不會下雪,還沒有被「新視野」號證實

5、我們已經數次提及「柯伊伯帶」,它究竟是什麼?20世紀40年代,太陽系的遙遠疆域發現了兩顆新的小衛星,從而擴大了衛星的畫卷,它們是太陽系的第30和第31顆衛星。

1948年,又發現了天王星的第5顆衛星,它是最小也最靠近天王星的一顆天衛。

荷蘭裔美國天文學家·柯伊伯(1905-1973)將它命名為「米蘭達」(即天衛5)。

1949年又發現了海王星的第二顆衛星,它很小,軌道的偏心程度很高。

柯伊伯命名它為涅瑞伊得(即海衛2)。

柯伊伯的研究還使他得出結論:冥王星(位於太陽系邊緣的最外面一顆行星)比人們一向認為的更小。

看來,它的直徑大概只有3700英里。

他還測定了冥王星的自轉期大約是6.4天,提出在太陽系邊緣存在一個由冰物質運行的帶狀區域。

為了紀念柯伊伯的發現,這個區域被命名為」柯伊伯帶「。

1951年,柯伊伯提出一種理論,認為行星是由氣態的「原行星」凝聚而形成的;在他看來,衛星是獨立的凝聚物。

這種看法大大地改變了喬治·達爾文的戲劇性觀點,後者認為月亮是地球「生」的。

柯伊伯的工作使人們對太陽系天文學的興趣極大地增長了。

在這個時代中,人們可以指望切實地到達我們地球的那些姐妹世界上去。

60年代中期,很自然地,他深深捲入了那樣一些計劃之中:用火箭裝置到距離月亮很近的地方去探索月球的表面。

荷蘭裔美國天文學家·柯伊伯

【代號說明】

「新視野」號又有譯作「新地平線」號,「歷史脈動」也曾經對「新視野」號稱為「新地平線」號,「新視野」號也是台灣譯法,而大陸的譯法沒有統一,兩個代號都對,只要知道是同一個行動計劃就行。

「新視野」號項目首席科學家斯特恩認為,冥王星的地位是「無可比擬」的。

他指出,只有在冥王星被發現後,天文學家才首次認識到柯伊伯帶不僅孕育小行星和彗星,也存在較大的行星。

從這個意義上說,冥王星堪稱「先驅者」。

冥王星所在的柯伊伯帶據認為與太陽系的歷史密切相關。

天文學家認為,柯伊伯帶由太陽系誕生後的殘餘物質形成,極其寒冷的溫度使其中的物質較好地保存在原生態,冥王星上也可能如此。

天文學家因此而對「新視野」號寄予厚望。

斯特恩說,「新視野」號是一個標誌,它將完善人類對冥王星的認識。

渡船上的艄公喀戎載著一船的亡魂渡過冥河,對岸的三頭犬瑟布魯斯虎視耽耽

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