人類最遠的眼睛-新視野號探測器的將飛往何處?

人類自從踏入太空時代以來,發射了多枚深空探測器,但大部分只是在探測太陽系內的行星,真正的“走”的更遠還有聯繫的僅有在1977年年發射的旅行者1號(7月發射)和旅行者2號(8月發射)宇宙探測器,當然還有失去聯繫的就不計算在內了,比如1972年發射的先驅者10號,2003年1月失去聯繫,正朝著金牛座的方向前進。1973年發射的先驅者11號,1974年飛越木星,1979年飛越土星,1995年11月失去聯繫,飛船正朝著天鷹星座前進。

人類最遠的眼睛-新視野號探測器的將飛往何處?

旅行者1號可謂是人類發射的走的最遠且在控的宇宙飛船,目前距離地球183億公里,但也是自身不保,船載核能電池電量將於2022年耗盡,到那時就將與地球失去聯繫,真正從一位旅行者變成一位“星際流浪者”了,但它創造的輝煌成績有目共睹,讓人類從望遠鏡裡觀測變成了“抵近偵查”,瞭解了更多的宇宙奧秘。

新世紀的探測器

人類最遠的眼睛-新視野號探測器的將飛往何處?

這些,都是70年代發射的宇宙飛船,那時候的技術與當今的現代科技不能相提並論了,本文說到的真正應用了21世紀科技的深空探測飛船-新視野號。新視野號探測器於2006年發射,於2007年由木星飛過,2015年飛躍冥王星,之後可能會在柯伊伯帶上飛越海王星。

技術尺寸

新視野號不大,重量僅有478公斤(含1000磅的推進劑),長度2.1米,動力採用10.9千克的鈈放射性衰變提供能源,飛行時速4.99萬公里。除了搭載有高清晰度彩色地圖和冥王星及其冥衛一表面成分的設備(Ralph)、放射性實驗儀器(REX)、紫外線成像光譜儀(Alice)、遠程勘測成像儀(LORRI)等若干儀器之外,還“創新”搭載了冥王星發現人克萊德·湯博(Clyde William Tombaugh)的部分骨灰和一張刻有曾在“飛向冥王星”網站上將近45萬簽名的網友姓名的CD,至此,克萊德·湯博成為一位離地球最遠的人類,可以說是葬在星際。

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新視野號任務頁面

探測冥王星

2015 年,經過長途跋涉的美國宇航局(NASA)新視野號航天器終於拜訪了冥王星,此時距離地球55億公里,讓地球人首次見到了這顆矮行星的壯觀景象,拍下讓科學家顛覆以往認知的驚人照片。

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新視野號拍攝的“冥王星”遠景(圖片來自網絡)

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新視野號拍攝的“冥王星”遠景(圖片來自網絡)

人類最遠的眼睛-新視野號探測器的將飛往何處?

在冥王星異常複雜的表面特徵中,有357個蒼白的脊狀突起,位於被稱為“人造衛星”的平原上。山脊與AIM山脈和維京特拉(Viking Terra)山脈平行,向西延伸,但向東延伸。它們覆蓋了大約75公里(45英里)寬的區域。

行星科學家對產生這些山脊的原因感到困惑。它們形狀像被移動的空氣所雕刻的物體,坐落在靠近山脈的冰帽上,那裡的風是最強的。在地球上,甚至是火星上,這是說得通的,但是冥王星的大氣壓比地球少10萬倍,比火星少1000倍。這麼薄的東西怎麼能移動固體呢?讓科學家百思不解。接著新視野號探測了冥王星四顆衛星中的兩顆:卡戎和新月。

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卡戎近景(圖片來自NASA)

2015年7月14日,“新視野”號完成飛掠冥王星的任務,在飛掠期間,收集了超過50GB的數據,儲存在兩個船載記錄儀上。當時新視野號位於冥王星軌道,飛船功率228W(類似於普通家用電飯鍋的一半功率),使用了船載直徑2.1米的高增益天線,以768bps(相當於不到1Kb/秒)的速度向地球傳輸船載數據,數據回傳要通過NASA位於澳大利亞堪培拉的深空網,從2015年9月開始,每天約傳回173MB的數據,最後一批數據從“新視野”號航天器出發,歷經5小時零8分、跨越55億公里的旅程,於2015年10月25日到達約翰霍普金斯應用物理實驗室(APL)任務操控臺。

探索柯伊伯帶裡的“天涯海角”

柯伊伯帶是‘太陽系八大行星’之外的區域,那裡充滿了小型帶冰物體和彗星。柯伊伯帶是太陽系在海王星軌道(距離太陽約30天文單位)外黃道面附近、天體密集的中空圓盤狀區域,打個不恰當的比喻,如果將太陽系八大行星看做一個土星的話,那麼這個柯伊伯帶就是土星環。柯伊伯帶的假說最初是由愛爾蘭裔天文學家艾吉沃斯提出,傑拉德·柯伊伯(GPK)完善了該觀點,自此以他的名字進行了命名此區域。

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史上最遠的星體探索-Ultima Thule

自從新視野飛越冥王星後,為了節約電力,飛船進入了休眠模式。新視野的原定任務已經完成,而且可謂是功德圓滿,但任務真的就全部完成了嗎?當然不是,一艘造價7億美金的探測器,科學家可不會這麼輕易的拋棄,於是,利用2014年6月26日哈勃望遠鏡的觀察結果,科學團隊發現了一個新視野可以通過其可用燃料到達的物體。該物體隨後被指定為2014 MU69,考慮到小行星編號485968,定位綽號為“Ultima Thule”(意思是“超出已知世界”),國內翻譯“天涯海角”更確切不過。

新視野號又有了新的任務,前往柯伊伯帶探索編號2014 MU69的“天涯海角”。

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新視野號拍攝的“天涯海角”

3年後的2018年,新視野號距離探測目標“天涯海角”1.6億公里拍攝到了“天涯海角”的照片,在新視野號看來,簡直是滿天都是小星星,一閃一閃亮晶晶,“天涯海角”只是中的一個點。

到達“天涯海角”

經過幾個月的飛行,終於,在2019年1月1日上午12:33(美國東部時間),“新視野”號宇宙飛船以每秒14.3公里飛越,距離天涯海角3500公里飛越而過時,拍下了人類迄今探索過的最遙遠世界的物體——天涯海角(Ultima Thule)的圖像。

此時,Ultima Thule將距離太陽近65億公里(40億英里),使其成為歷史上最遙遠的行星飛行,並且第一次特寫鏡頭觀察這種類型的太陽系物體。

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距離“天涯海角”3500公里拍攝的照片(圖片來自網絡)

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在2019年1月1日最接近的近距離接近新視野時拍攝圖片(圖片來自NASA)

上圖是在2019年1月1日最接近的近距離接近新視野的LORRI儀器拍攝的Ultima Thule的一系列圖像之一(原始未處理圖片)。這些圖像具有最高的空間分辨率Ultima Thule,在LORRI視野內部分可見Ultima,圖像分辨率約為33米/像素。【拍攝時間:2019-01-01 05:26:57】

“天涯海角”的直徑約為30公里,形狀不規則。直到“新視野號”發回第一張特寫圖片之後,我們才會知道“天涯海角”的表面是什麼樣的,儘管根據對類似大小的太陽系物體的觀察,它幾乎肯定會顯示出撞擊坑。其表面的光線非常暗淡,因為它只接收到地球所做太陽光的約0.05%。我們知道“天涯海角”的顏色偏紅,可能是因為碳氫化合物暴露在陽光下數十億年。

過去、現在以及將來

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新視野號飛越冥王星軌道

新視野於2015年7月14日成功飛越冥王星,完成了其主要任務。經過長達十年的旅程,在我們的太陽系中行駛了32.6億英里(52.5億公里),新地平線飛越冥王星及其五個衛星,卡戎,Nix,Hydra,Kerberos和Styx,距冥王星表面最近的距離為7,759英里(12,487公里),冥王星和卡戎都是地球和太陽掩星區。飛越是對地球迄今為止的第一次探索。

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新視野號飛越柯伊伯帶軌道圖(紅色表示未來旅程)

自從新視野號探測“天涯海角”的額外任務後,其帶的燃料已不足4/1了,當然想探測的目標很多,但受於燃料約束的問題不能一一實現,在有限的燃料內選擇最重要的星體進行探測,一旦燃料用盡,新視野號就只能進入巡航狀態了,不然人為進行變軌等控制,任其“漂流”。

旅行者系列探測器讓我們第一次接觸日光層之外的星際空間,增加了我們對太陽系的理解,但是“新視野”號探測器要抵達太陽系邊緣仍然需要很長的時間,在此之前“新視野”號會進入柯伊伯帶,尋找行星的起源之謎。目前旅行者1號比2號更快,它們都攜帶了代表人類文明的物件,比如金屬碟片等,“新視野”號甚至還攜帶了冥王星發現者的骨灰。如果未來的人類有先進的星際航行技術,完全可能趕上並超越它們。

不可否認的是,新視野號還將追尋它的前輩--“旅行者”1號,前往更加深層的星際空間,探尋更多的星際奧秘,帶給我們更多的未知世界的發現。

隨著“新視野”號的絕塵而去,被擱置的“新視野”2號是否重啟?我們拭目以待,探索不會停止,未知即將發現!


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