如果沒有意外，北京時(shí)間7月15日上午地球已經(jīng)收到“新視野”號(hào)探測(cè)器從冥王星上空發(fā)回的平安信。在歷經(jīng)9年的飛行后，“新視野”號(hào)于北京時(shí)間7月14日19:49抵達(dá)冥王星上空12500公里處。這是人類與它迄今最親密的接觸，“新視野”號(hào)將發(fā)回精度高達(dá)每像素50米的圖片，人類將有機(jī)會(huì)仔細(xì)端詳這顆“經(jīng)典太陽系”中最遙遠(yuǎn)行星。

“新視野”號(hào)攜帶的科學(xué)儀器示意圖

巧！“抄近道”的機(jī)會(huì)百年一遇

9年的等待堪稱漫長。但在科學(xué)家看來，這幾乎是近百年來最快抵達(dá)冥王星的機(jī)會(huì)。由于冥王星的軌道為橢圓形，與太陽的最近距離和最遠(yuǎn)距離相差甚大，科學(xué)家認(rèn)為“新視野”號(hào)2006年發(fā)射升空，才能“抄近道”快速抵達(dá)。“冥王星每248年繞太陽一周，一旦錯(cuò)過這一發(fā)射窗口，如此快速抵達(dá)冥王星的機(jī)會(huì)只能等待百年之后了。”國家天文臺(tái)副研究員鄭永春說。

在“新視野”號(hào)發(fā)射之前，人類對(duì)冥王星的觀測(cè)歷史不到80年，僅為冥王星軌道周期的三分之一。“新視野”號(hào)能根據(jù)人類給出的軌道數(shù)據(jù)準(zhǔn)確抵達(dá)目的地嗎？國家天文臺(tái)月球與深空探測(cè)研究部研究員平勁松表示，科學(xué)家根據(jù)太陽系行星的3次光學(xué)照相觀測(cè)就能基本確認(rèn)其軌道，哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)冥王星的后續(xù)觀察進(jìn)一步提高了定軌精度。在飛行過程中，科學(xué)家根據(jù)飛行器反饋的信息對(duì)探測(cè)器的軌道進(jìn)行機(jī)動(dòng)調(diào)整。“7月13日，‘新視野’號(hào)的軌道進(jìn)行了飛掠前的最后一次微調(diào)，以便以更好的姿態(tài)觀察冥王星。”平勁松說。

牛！200W功率驅(qū)動(dòng)太空飛行器

冥王星與太陽的平均距離為59億公里，它接收的太陽輻射只有地球表面接收太陽輻射的千分之一。這意味著，安裝在過去那些探測(cè)器上的太陽能電池板不再適用，改由核動(dòng)力發(fā)電機(jī)為“新視野”號(hào)提供能源。

為了在漫長的旅程中保持“體力”，“新視野”號(hào)的設(shè)計(jì)總功率只有200W。這些在地球上僅夠點(diǎn)亮幾個(gè)不太亮的燈泡的能量，要幫助“新視野”號(hào)完成變軌和姿態(tài)調(diào)整，還要為飛行器攜帶的儀器提供能源。

這使它的行動(dòng)有了種種限制。比如，“新視野”號(hào)既能拍照，也能向地球傳輸數(shù)據(jù)。但在飛掠期間“新視野”號(hào)無法“一心二用”，拍攝的圖片只能在飛掠結(jié)束后傳回地球。

有限的能量供給也限制了數(shù)據(jù)向地球回傳的速度。平勁松解釋說，傳輸數(shù)據(jù)的帶寬越大，需要的能量越多。“無線信號(hào)隨著距離快速衰減，每秒1.68kb的傳輸速度是考慮到飛行器能量供給以及地面接收機(jī)解碼能力的傳輸上限。”平勁松說，飛掠期間獲得的數(shù)據(jù)要16個(gè)月才能完全傳回地球，后續(xù)的數(shù)據(jù)處理時(shí)間會(huì)更長。

遠(yuǎn)征冥王星的旅程如此漫長艱辛，“新視野”號(hào)與冥王星的接觸為何不能更親密些？“讓‘新視野’號(hào)距離冥王星更近、甚至與這顆矮行星撞擊，在技術(shù)上完全可行。”平勁松說，減速進(jìn)入冥王星軌道和掙脫冥王星引力都要消耗大量能量。而結(jié)束對(duì)冥王星的考察后，“新視野”號(hào)還要飛向更遙遠(yuǎn)的柯伊伯帶天體，這樣的舉動(dòng)顯然不合適。

盼！管窺太陽系往昔

在地球人眼中，冥王星是一顆神秘的天體。曾經(jīng)，它是太陽系九大行星中最遙遠(yuǎn)的一顆；如今，它被認(rèn)為是在柯伊伯帶中發(fā)現(xiàn)的第一顆天體。它是如何形成的？它冰封的表面下是否有海洋？它與它的五顆衛(wèi)星有著什么樣的力學(xué)互動(dòng)？“新視野”號(hào)攜帶了紫外線成像光譜儀、太陽風(fēng)分析儀、高能粒子頻譜儀等七種儀器，試圖對(duì)冥王星地形、表面成分、大氣、質(zhì)量等進(jìn)行更加準(zhǔn)確的測(cè)量。

“冥王星是柯伊伯帶的重要一員，對(duì)它的觀測(cè)結(jié)果有助于深入了解柯伊伯帶。”南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授周禮勇說?？乱敛畮д紦?jù)著海王星軌道之外、距離太陽30—50天文單位的空間。目前估計(jì)柯伊伯帶內(nèi)尺寸在100公里以上的天體有數(shù)十萬顆，但人類對(duì)它們知之甚少。周禮勇舉例說，這些天體的大小僅僅是一個(gè)估算。“柯伊伯帶天體太小，距離又太遠(yuǎn)，在望遠(yuǎn)鏡里都是一個(gè)小小的點(diǎn)，它的大小只能用亮度和反照率來估算。”周禮勇說。

反照率是表示天體反射本領(lǐng)的物理量，目前假設(shè)所有柯伊伯帶具有相同的反照率值，實(shí)際情況很有可能不是如此。對(duì)冥王星以及其他柯伊伯帶天體的探測(cè)，可以核實(shí)對(duì)反照率的理解和估算是否準(zhǔn)確，進(jìn)而改進(jìn)對(duì)柯伊伯帶天體亮度、大小以及數(shù)量的認(rèn)識(shí)。“這是一個(gè)環(huán)環(huán)相扣的過程，在冥王星的微小發(fā)現(xiàn)可能會(huì)大大拓展對(duì)柯伊伯帶的理解。”周禮勇說。

“冥王星作為矮行星，也就是沒有長大的侏儒行星，是鏈接小行星和行星的中間環(huán)節(jié)。新視野號(hào)的這次探測(cè)有助于加深對(duì)行星形成過程的理解。”鄭永春說，柯伊伯帶天體被認(rèn)為是太陽系形成過程中尚未來得及成長為行星的殘骸，記錄著太陽系最初形成時(shí)的歷史，探索冥王星某種意義上也是在窺探太陽系的起源。

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