“新视野号”，为人类开拓新视野

“新视野号”任务是美国宇航局新边疆计划的一部分， 这个计划包括2015年造访冥王星和柯衣伯带的“新视野号”，2016年将造访木星的“朱诺号”，2020年将造访101955号小行星并采样返回的“奥西里斯-雷克斯号”，以及还未确定的其他任务。今天我们只谈“新视野号”任务。

 

“命运多舛”的冥王星

说起“新视野号”的目标——冥王星，其地位的变化总有些悲催。

天文学家利用牛顿万有引力定律和数学方法，以及根据天王星轨道的异常现象而成功预测并发现了海王星。然而，他们发现在除了海王星的影响外，天王星的轨道仍然无法与理论完全吻合。因此，他们预测在海王星之外还有一颗大行星。通过天文学家们孜孜不倦的努力，美国天文学家汤博终于在1930年把冥王星带入人们的视野。从1992年开始，越来越多与冥王星轨道类似的天体被发现，使人们意识到它们同属于一个特殊的地带——柯衣伯带。

2005年，一个有可能个头儿比冥王星稍大的天体——阋神星被发现，导致国际天文学联合会把冥王星降级为“矮行星”。

尽管如此，冥王星依然是柯衣伯带最大的天体。而且尽管它个子小，“子女”却非常多，在“新视野号”到来之前，人们就已经发现了冥王星有5颗卫星。

在柯衣伯带遍布着岩石和冰晶组成的天体。大量短期造访内太阳系的彗星就来源于这里。甚至有学者认为地球上的水和原始的有机物就来自这里。因此，冥王星作为柯衣伯带最大的天体，对它的造访将为人类揭开太阳系的演化秘密，为人类和生命的起源等提供新的线索。

短暂相逢化作了永恒

其实，对于人类来说，探测遥远的冥王星难度并不小。

1979年发射的“旅行者二号”，利用太阳系极为罕见的“九星连珠”这个机会，也就是各大行星都恰好运行到太阳一侧的机会，一口气造访了木星、土星、天王星和海王星，但无论是“先驱者十号”、“先驱者十一号”，还是“旅行者一号”、“旅行者二号”，这些飞越木星的探测器，在利用木星的引力加速后，虽然可以接着探访土星之类的目标，却都没有机会去探访冥王星。

2006年，这样的机会出现了。此时，木星和冥王星刚好运行到一个相对理想的位置。这时候发射探测器，可以利用木星的巨大引力获得高达4公里/秒的加速。探测器经过木星之后刚好可以被这股力量“甩”向冥王星。

当然，为了赶上这班“快车”，代价也不小，探测器需要用大约1年的时间才能抵达木星。

为了实现这个目标，“新视野号”的任务团队选择了美国宇宙神系列运载火箭中最强大的配置——足足捆绑了5个固体助推器，并且在上面增加了一个固体上面级，才使“新视野号”发射后的初级速度达到16.26公里/秒，创造了人类航天史上的飞行速度记录。

当然，这样做的另一个后果就是探测器的重量被严格限制了。所以“新视野号”的“体重”仅478公斤，这就使得它虽然获得了极快的飞行速度，但基本上已经“油尽灯枯”。因此，该航天器在飞行过程中改变自身轨道的能力非常弱。这也就是为什么“新视野号”只能从冥王星旁边快速掠过，而不能进入环绕冥王星轨道的根本原因。

因为不能“长相厮守”，“新视野号”就必须倍加珍惜短暂的相遇机会。

在飞临冥王星的过程中，“新视野号”不再向地球发送新获得的数据，而是集中精力拍照，在近距离擦肩而过之后,再慢慢将拍摄结果传回地面。

同其他深空探测器一样，“新视野号”背着一个“大锅”，用于与地球之间进行数据传输。即便如此，由于几十亿公里的距离过于遥远，也只能靠“速率换距离”的策略，利用很小的传输速度，一点一点地把数据发给地球上的接收站，虽然这样很慢，要1年多时间才能把飞越冥王星时所拍摄的图像和数据发送完，但总好过没有。

“约会后”仍心星相印

在飞掠冥王星之后，“新视野号”还有哪些新鲜刺激的目标等候着它？

“新视野号”的任务团队将安排它近距离观测1～2个柯衣伯带的其他天体。由于“新视野号”剩余的推进剂已经不多，所以改变轨道的能力已经非常弱了。因此，这些天体必须在“新视野号”的行进路线附近才能被发现。也就是说，等待被发现的天体要在以冥王星为顶点、“新视野号”轨迹为轴线的1度圆锥范围内，其尺寸最好在50公里以上。因为“新视野号”上提供能量的放射性同位素热电源已经越来越弱，这个新目标与太阳的距离还不能超过82.5亿公里。

不过，柯衣伯带的天体非常多，尽管挑选标准严格，但这样的天体还是有可能被找到的。哈勃太空望远镜已经为“新视野号”确定了3个候选目标，一旦确定了这样的目标，“新视野号”将根据地面指令改变轨道。天文学家们预计，“新视野号”会在2018～2019年与那些预定目标相遇。

在飞掠冥王星的前一天，“新视野号”已经获得了人类历史上最清晰的冥王星照片，即使是强大的哈勃太空望远镜也远远无法与之相提并论。照片中，包括冥王星上高达3500米的冰山，卡戎上面巨大的峡谷，都是如此令人振奋。

我们期待，“新视野号”能带来更多的惊喜。（作者：杨宇光 ）