人类最远的眼睛-新视野号探测器的将飞往何处?

人类自从踏入太空时代以来,发射了多枚深空探测器,但大部分只是在探测太阳系内的行星,真正的“走”的更远还有联系的仅有在1977年年发射的旅行者1号(7月发射)和旅行者2号(8月发射)宇宙探测器,当然还有失去联系的就不计算在内了,比如1972年发射的先驱者10号,2003年1月失去联系,正朝着金牛座的方向前进。1973年发射的先驱者11号,1974年飞越木星,1979年飞越土星,1995年11月失去联系,飞船正朝着天鹰星座前进。

人类最远的眼睛-新视野号探测器的将飞往何处?

旅行者1号可谓是人类发射的走的最远且在控的宇宙飞船,目前距离地球183亿公里,但也是自身不保,船载核能电池电量将于2022年耗尽,到那时就将与地球失去联系,真正从一位旅行者变成一位“星际流浪者”了,但它创造的辉煌成绩有目共睹,让人类从望远镜里观测变成了“抵近侦查”,了解了更多的宇宙奥秘。

新世纪的探测器

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这些,都是70年代发射的宇宙飞船,那时候的技术与当今的现代科技不能相提并论了,本文说到的真正应用了21世纪科技的深空探测飞船-新视野号。新视野号探测器于2006年发射,于2007年由木星飞过,2015年飞跃冥王星,之后可能会在柯伊伯带上飞越海王星。

技术尺寸

新视野号不大,重量仅有478公斤(含1000磅的推进剂),长度2.1米,动力采用10.9千克的钚放射性衰变提供能源,飞行时速4.99万公里。除了搭载有高清晰度彩色地图和冥王星及其冥卫一表面成分的设备(Ralph)、放射性实验仪器(REX)、紫外线成像光谱仪(Alice)、远程勘测成像仪(LORRI)等若干仪器之外,还“创新”搭载了冥王星发现人克莱德·汤博(Clyde William Tombaugh)的部分骨灰和一张刻有曾在“飞向冥王星”网站上将近45万签名的网友姓名的CD,至此,克莱德·汤博成为一位离地球最远的人类,可以说是葬在星际。

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新视野号任务页面

探测冥王星

2015 年,经过长途跋涉的美国宇航局(NASA)新视野号航天器终于拜访了冥王星,此时距离地球55亿公里,让地球人首次见到了这颗矮行星的壮观景象,拍下让科学家颠覆以往认知的惊人照片。

人类最远的眼睛-新视野号探测器的将飞往何处?

新视野号拍摄的“冥王星”远景(图片来自网络)

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新视野号拍摄的“冥王星”远景(图片来自网络)

人类最远的眼睛-新视野号探测器的将飞往何处?

在冥王星异常复杂的表面特征中,有357个苍白的脊状突起,位于被称为“人造卫星”的平原上。山脊与AIM山脉和维京特拉(Viking Terra)山脉平行,向西延伸,但向东延伸。它们覆盖了大约75公里(45英里)宽的区域。

行星科学家对产生这些山脊的原因感到困惑。它们形状像被移动的空气所雕刻的物体,坐落在靠近山脉的冰帽上,那里的风是最强的。在地球上,甚至是火星上,这是说得通的,但是冥王星的大气压比地球少10万倍,比火星少1000倍。这么薄的东西怎么能移动固体呢?让科学家百思不解。接着新视野号探测了冥王星四颗卫星中的两颗:卡戎和新月。

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卡戎近景(图片来自NASA)

2015年7月14日,“新视野”号完成飞掠冥王星的任务,在飞掠期间,收集了超过50GB的数据,储存在两个船载记录仪上。当时新视野号位于冥王星轨道,飞船功率228W(类似于普通家用电饭锅的一半功率),使用了船载直径2.1米的高增益天线,以768bps(相当于不到1Kb/秒)的速度向地球传输船载数据,数据回传要通过NASA位于澳大利亚堪培拉的深空网,从2015年9月开始,每天约传回173MB的数据,最后一批数据从“新视野”号航天器出发,历经5小时零8分、跨越55亿公里的旅程,于2015年10月25日到达约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)任务操控台。

探索柯伊伯带里的“天涯海角”

柯伊伯带是‘太阳系八大行星’之外的区域,那里充满了小型带冰物体和彗星。柯伊伯带是太阳系在海王星轨道(距离太阳约30天文单位)外黄道面附近、天体密集的中空圆盘状区域,打个不恰当的比喻,如果将太阳系八大行星看做一个土星的话,那么这个柯伊伯带就是土星环。柯伊伯带的假说最初是由爱尔兰裔天文学家艾吉沃斯提出,杰拉德·柯伊伯(GPK)完善了该观点,自此以他的名字进行了命名此区域。

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史上最远的星体探索-Ultima Thule

自从新视野飞越冥王星后,为了节约电力,飞船进入了休眠模式。新视野的原定任务已经完成,而且可谓是功德圆满,但任务真的就全部完成了吗?当然不是,一艘造价7亿美金的探测器,科学家可不会这么轻易的抛弃,于是,利用2014年6月26日哈勃望远镜的观察结果,科学团队发现了一个新视野可以通过其可用燃料到达的物体。该物体随后被指定为2014 MU69,考虑到小行星编号485968,定位绰号为“Ultima Thule”(意思是“超出已知世界”),国内翻译“天涯海角”更确切不过。

新视野号又有了新的任务,前往柯伊伯带探索编号2014 MU69的“天涯海角”。

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新视野号拍摄的“天涯海角”

3年后的2018年,新视野号距离探测目标“天涯海角”1.6亿公里拍摄到了“天涯海角”的照片,在新视野号看来,简直是满天都是小星星,一闪一闪亮晶晶,“天涯海角”只是中的一个点。

到达“天涯海角”

经过几个月的飞行,终于,在2019年1月1日上午12:33(美国东部时间),“新视野”号宇宙飞船以每秒14.3公里飞越,距离天涯海角3500公里飞越而过时,拍下了人类迄今探索过的最遥远世界的物体——天涯海角(Ultima Thule)的图像。

此时,Ultima Thule将距离太阳近65亿公里(40亿英里),使其成为历史上最遥远的行星飞行,并且第一次特写镜头观察这种类型的太阳系物体。

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距离“天涯海角”3500公里拍摄的照片(图片来自网络)

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在2019年1月1日最接近的近距离接近新视野时拍摄图片(图片来自NASA)

上图是在2019年1月1日最接近的近距离接近新视野的LORRI仪器拍摄的Ultima Thule的一系列图像之一(原始未处理图片)。这些图像具有最高的空间分辨率Ultima Thule,在LORRI视野内部分可见Ultima,图像分辨率约为33米/像素。【拍摄时间:2019-01-01 05:26:57】

“天涯海角”的直径约为30公里,形状不规则。直到“新视野号”发回第一张特写图片之后,我们才会知道“天涯海角”的表面是什么样的,尽管根据对类似大小的太阳系物体的观察,它几乎肯定会显示出撞击坑。其表面的光线非常暗淡,因为它只接收到地球所做太阳光的约0.05%。我们知道“天涯海角”的颜色偏红,可能是因为碳氢化合物暴露在阳光下数十亿年。

过去、现在以及将来

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新视野号飞越冥王星轨道

新视野于2015年7月14日成功飞越冥王星,完成了其主要任务。经过长达十年的旅程,在我们的太阳系中行驶了32.6亿英里(52.5亿公里),新地平线飞越冥王星及其五个卫星,卡戎,Nix,Hydra,Kerberos和Styx,距冥王星表面最近的距离为7,759英里(12,487公里),冥王星和卡戎都是地球和太阳掩星区。飞越是对地球迄今为止的第一次探索。

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新视野号飞越柯伊伯带轨道图(红色表示未来旅程)

自从新视野号探测“天涯海角”的额外任务后,其带的燃料已不足4/1了,当然想探测的目标很多,但受于燃料约束的问题不能一一实现,在有限的燃料内选择最重要的星体进行探测,一旦燃料用尽,新视野号就只能进入巡航状态了,不然人为进行变轨等控制,任其“漂流”。

旅行者系列探测器让我们第一次接触日光层之外的星际空间,增加了我们对太阳系的理解,但是“新视野”号探测器要抵达太阳系边缘仍然需要很长的时间,在此之前“新视野”号会进入柯伊伯带,寻找行星的起源之谜。目前旅行者1号比2号更快,它们都携带了代表人类文明的物件,比如金属碟片等,“新视野”号甚至还携带了冥王星发现者的骨灰。如果未来的人类有先进的星际航行技术,完全可能赶上并超越它们。

不可否认的是,新视野号还将追寻它的前辈--“旅行者”1号,前往更加深层的星际空间,探寻更多的星际奥秘,带给我们更多的未知世界的发现。

随着“新视野”号的绝尘而去,被搁置的“新视野”2号是否重启?我们拭目以待,探索不会停止,未知即将发现!


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