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    新视野号探测器6日将苏醒:2015夏飞抵冥王

      发布时间:2018-03-25 00:30

      新浪科技讯 北京时间12月3日消息,据美国《连线日,人类历史上首个飞往冥王星的探测器将按照计划苏醒过来。明年夏天,这艘飞船将首次近距离飞过太阳系最著名的矮行星系统。

      过去的9年来,新视野号探测器一直在太空中朝着冥王星急速飞行,行程已经超过29亿英里(约46.6亿公里)。为了节约能源并防止设备因使用产生老化,飞船在漫长的飞行途中一直都保持着休眠状态,每次一休眠都持续数月之久,累计有5年多的时间新视野号都是处于休眠状态的。在休眠期间,整个飞船几乎被完全关机,仅仅留下足够的电力让它每隔一周时间向地球发送一个微弱的信号,告诉地球上的控制人员自己状态良好。

      按照内置的程序,新视野号探测器的主要飞船系统将会在美国东部时间12月6日15:00(北京时间12月7日清晨4:00)自动开始苏醒,随后再过1个半小时,它将会向地球传回一个信号,确认自己已经成功苏醒。但由于它的位置太过遥远,它发出的信号将需要超过4个小时才能传回地球,即地面收到新视野号苏醒确认信号的时间大约应当是美国东部时间12月6日21:30左右(北京时间12月7日上午10:00左右)。在那之后,地面控制人员将花费6周的时间对整个飞船上的各项设备状况进行检查,并为即将到来的冥王星系统飞越任务做好准备。对冥王星的科学观测工作预定将在2015年1月15日开始进行。

      新视野号探测器于2006年发射升空,当时冥王星仍然还被视作一颗大行星,因而也是唯一一颗未有被人类探测器所造访的大行星。但就在当年晚些时候,根据国际天文合会(IAU)公布的最新行星定义,冥王星失去了大行星资格,转而被归入“矮行星”的行列。

      在新视野号探测器发射升空之时,我们只知道冥王星有3颗卫星——冥卫一(Charon),冥卫二(Nix)和冥卫三(Hydra),它们分别是在1978年和2005年被发现的。但随后在2011年和2012年,科学家们再次发现了两颗新的冥卫:冥卫四(Kerberos)以及冥卫五(Styx)。这样新视野号探测器便有更多的目标要去观测了。事实上新视野号探测器的任务目标之一便是要去探查冥王星是否还有其他未被发现的卫星,以及查明冥王星是否拥有光环系统。天文学家们使用哈勃空间望远镜此前未能取得新的发现,但这并不能排除冥王星还拥有其他隐藏着的卫星或光环系统的可能性,如果它们太过暗弱,从遥远的距离上是难以被发现的。

      如果发现了新的卫星甚至光环系统,那当然将是令人兴奋之事。不过来自美国亚利桑那州西南研究所的行星科学家,新视野号探测器项目组的西蒙·波特(Simon Porter)指出,这同时也可能是坏消息。因为如果那里存在着更小的,未被发现的卫星体,那么它们很有可能长期以来一直遭受着那些更小太空岩石的撞击。这样的撞击过程会产生大量碎块和尘埃颗粒,这些碎屑可能会逃离这些小卫星微弱的引力范围并散落在冥王星系统附近空间。而这将对首次抵达这里的新视野号探测器构成严重的安全隐患。

      从飞船的角度来看,那些粒径仅有几毫米的太空微粒就像是一颗颗的,运行速度超过每小时3万英里(约4.8万公里),一旦撞击发生,将会对探测器造成严重破坏。

      新视野探测器小组尤其感到担忧,因为新视野飞船在飞过冥王星系统时会先将获取的所有数据临时存储在探测器内存中,随后才会逐渐传送回地球,事实上由于数据量过多,预计要到2016年下半年,新视野号在2015年夏天飞越冥王星时采集的全部数据才能全部发回地球。如果在此期间发生意外,那么所有这些暂时存储在飞船上的信息都将可能永远丢失。

      不过幸运的是,波特和他的同事们正严密监视着整个冥王星系统。除了对哈勃空间望远镜的图像进行分析检查,他们还会利用计算机进行模拟运算,判断可能存在于不同轨道上的不同大小卫星产生的碎屑物可能会对新视野号探测器构成的影响。到目前为止,这些分析的结果还尚未显示任何威胁。但项目组真正担心的恰恰就是那些预料之外的情况。波特说:“我们的担忧主要来自那些我们目前还不知道它存在的卫星产生的微小颗粒。”直到明年4月之前新视野号探测器距离冥王星的距离都还太过遥远,无法对其近旁的尘埃颗粒环境进行详尽的检查和评估。不过波特认为,即便那里的确存在未知的卫星,理论上新视野号也不会受到太大的威胁,因为飞船的轨道设计选择了一条根据物理学理论,不应该会存在较多尘埃颗粒的区域。

      在最坏的情况下,新视野号探测器发现自己身处险境,地面控制组还可以指令它调整姿态,让这个只有一台钢琴大小的小小探测器将自己7英尺(约2米)宽的天线盘作为“盾牌”。地面控制组也可以临时调整飞船的轨道,使它从距离冥王星更远的位置上飞过,从而远远的避开尘埃颗粒分布区域。不过那样做将会降低新视野号飞船拍摄图像的分辨率,并且如果飞船把自己的天线作为保护盾来使用,那样它也就无法将其搭载的部分科学设备对准冥王星,那样也就意味着飞船将无法采集到预期的珍贵数据。不过至少那样做可以让飞船安然无恙。

      但尽管存在这样那样的风险,这项任务必定将取得大量新发现,从而延续美国宇航局引以为傲的行星探测器项目——在1960年代和1970年代首次造访水星,金星和火星的的水手号探测器系列,1980年察整个外太阳系的旅行者1号和2号探测器。那些探测器都是探索的先驱者,因为它们所拍摄的每一张照片,开展的每一次测量都在揭示一个崭新的世界。

      美国亚利桑那州洛威尔天文台的行星科学家,新视野号探测器项目组成员维尔·格朗地(Will Grundy)表示:“在过去,每当我们目睹一个新世界,我们都会感到惊奇。”

      到目前为止,我们获取的最佳的冥王星照片仍然是由哈勃空间望远镜拍摄的,但即便如此,画面中的冥王星也仅仅是一个稍稍显示不同地表颜色区域的模糊圆面。从明年春季开始,新视野号探测器将首次近距离考察这个冰雪世界——或许还拥有一层稀薄的大气甚至极冠,甚至那里还可能有山脉,山和不断向外喷射氮气或某种氨-水混合物的喷泉结构,而冥卫一的表面上情况也应该差不多。

      望远镜观测显示冥王星的地表呈现某些化学成分的信号,如甲烷,氮气以及一氧化碳。这里太过寒冷——平均温度约为-380华氏度(约合-228摄氏度)——在这样的温度下,几乎所有的化学物质都会凝结。但这些都是挥发性物质,它们对所有的化学与地质过程都相当敏感,这就意味着冥王星的地表可能相当活跃。

      是的,冥王星现在“只不过”是一颗矮行星,但这对于项目组的科学家们而言并无区别。在他们眼里,冥王星仍然是一颗行星,部分原因是他们一直以来已经习惯这样称呼冥王星,而另外一点则是因为这样说起来方便——在11月13日召开的一次新闻发布会上,新视野号项目科学家海尔·韦弗(Hal Weaver )曾指出,“矮行星”这个名词本身也有“行星”的字眼。

      冥王星是柯伊伯带最大的天体之一,这是一个遍布大量冰冻小天体的寒冷区域,散布在海王星轨道外侧的太阳系边缘地带。1992年,人们发现了第一颗柯伊伯带天体,现在这一数字是1000多颗,而科学家们估算认为这类天体的数量应当在数十万颗左右。

      这些天体自从行星形成之初便已经存在,因而它们是最初的遗骸,能够帮助天文学家了解我们太阳系的历史和起源。而冥王星上便可能隐藏着有关这些古老冰雪世界的秘密。比如说,观察冥王星表面是否存在撞击坑,或者撞击坑的多少,将能帮助科学家们判断柯伊伯带天体之间相互碰撞的频率。

      今天,新视野号飞船距离冥王星仍有超过1.75亿英里(约2.8亿公里),但到明年4月中旬,这艘探测器将到达足够近的距离,使其所拍摄图像的分辨率超过目前哈勃空间望远镜的分辨率水平。

      韦弗在11月召开的一次新闻发布会上表示:“自那之后,新视野号探测器拍摄的照片质量将会越来越好。”到明年6月份和7月份,新视野号将抵达更近的位置上,足以开始对冥王星的地质学状况开始进行调查。韦弗说:“我们将取得大量高价值的科学数据,即便当时我们实际上还尚未抵达冥王星。”

      距离冥王星距离最近的时刻将发生在2015年7月14日,届时探测器与冥王星之间的距离仅有6200英里(约合9977公里)左右运行速度则高达每小时3.13万英里(约合5万公里)。届时其相机拍摄图像的分辨率将足以辨别出冥王星表面上直径230英尺(约合70米)左右的物体。根据新视野号探测器首席科学家,来自西南研究所的行星科学家阿兰·斯特恩(Alan Stern)的说法,如果以这样的距离飞过地球,我们将能够从探测器拍摄的图像上分辨出纽约的中央公园。

      对冥王星的飞掠观测将持续约6个月,在此期间新视野号将抓紧时间对冥王星和它的卫星地表进行地质学测绘,温度与成分测量,并分析冥王星大气成分。在那之后新视野号探测器将逐渐远离冥王星系统,届时它还将调转镜头,在冥王星从太阳面前经过的时候观察其大气层结构,看看其中是否存在雾霾——此前这种现象已经在海王星的卫星海卫一上被观察到——后者在大小,大气以及地表成分方面均显示与冥王星之间的相似性。新视野号探测器甚至还有可能发现冥王星拥有一个类似彗星那样的粒子“尾巴”。

      即便在新视野号离开冥王星系统之后,它的任务还远没有结束。在10月份,天文学家们使用哈勃空间望远镜确认了3颗体型较小的柯伊伯带天体,它们的位置让新视野号探测器有机会顺路造访,时间大约是在2019年前后。当然,新视野号探测器届时是否真的可以抵达那里并进行考察,将会取决于它执行完冥王星考察任务之后的情况以及美国宇航局的预算状况。(晨风)