新視野號明晚抵達冥王星:9年飛行只為這一刻|新視野|冥王星

  新視野號探測器最新發回的冥王星圖像,可以看到4個「點狀」結構,它們的大小相似,並且間隔也相近

新視野號探測器飛往冥王星的運行軌道示意圖

  新浪科技訊 北京時間7月13日消息,綜合英國廣播公司(BBC)、美國宇航局以及其他消息來源,經過在太空里9年多的漫長飛行,美國宇航局的新視野號探測器即將抵達它的目的地:冥王星。本周二北京時間晚上19:49前後,新視野號將從距離冥王星表面僅1.25萬公里處飛過,這個距離僅相當於地球與月球之間距離的1/30。

  截止今天(7月13日)清晨,這艘美國飛船距離冥王星還有大約190萬公里,而飛船本身正以驚人的每小時約5萬公里的速度急速向冥王星靠近,再過1天多後新視野號就將抵達它的目的地。

  在過去的一周時間裡,新視野號不斷傳回的冥王星最新圖像讓人們首次能夠隱約分辨出這顆太陽系邊緣遙遠星球地表上的一些特徵。比如在最新傳回的圖像上,冥王星的地表上似乎存在一些「點狀」結構,科學家們目前還不清楚這些結構究竟是什麼東西。但隨著冥王星的自轉,這些點狀結構很快就將轉到冥王星背面。只有當新視野號飛船位於這顆直徑約2300公里的矮行星背後時,藉助從它的衛星冥衛一卡戎表面反射過來的微弱陽光才能再次隱約查看這一地區的情況。但這本身就非常令人期待,因為它將讓我們有機會探查冥王星背面的情況。

冥王星和冥衛一「卡戎」

冥王星系統,冥王星擁有5顆已知的衛星

藝術示意圖:飛往冥王星的「新視野」號探測器

  一些模型認為冥王星可能擁有富含氮氣的大氣層,但由於距離遙遠溫度很低,這個大氣層會在冥王星上的夜間凝結到地面上。新視野號將通過對冥王星地表反照率變化的探測,檢驗這一理論的正確性。

  冥王星上目前被識別出來的4個暗色點狀物最早是在6月底傳回的圖像上被注意到的。讓人尤其感興趣的是這幾個結構的大小几乎一致,並且分布非常均勻,每一個的直徑都有大約480公里左右。

  美國宇航局西南研究所的阿蘭·斯特恩(Alan Stern)是新視野探測器項目首席科學家,他近日向媒體透露了新視野號探測器項目團隊在飛船即將抵達冥王星的前夕是何種心情:「非常激動,真的非常激動。大家的臉上都帶著大大的笑容,數據正在不斷傳回,儘管現在傳回的還只是飛船實際收集數據量的很小一部分。真是太美妙了!冥王星沒有讓我們失望,它真是棒極了!」

  現在,新視野號飛船正在太空中以每秒14公里的速度朝著冥王星飛行。在這樣高的速度下,新視野號無法實現「剎車減速」並進入冥王星的軌道,它能做的只是從冥王星附近空間近距離地飛過,並且在這交會期間儘可能的抓住時機獲取儘可能多的數據和圖像。

  當新視野號飛船抵達距離冥王星最近的位置時,冥王星正對它的那個半球主要是一片靠近赤道的巨大暗色區域,科學家們將它稱作「鯨魚」,另外還有一大片亮色的區域,形狀有點像是一顆心。

  在飛掠期間,新視野號探測器上裝備的遠距成像儀(LORRI)將獲取兩道幅寬80公里左右的地表遙感圖像,覆蓋整個正面半球,最佳地表解析度達到每像素80米。

  但探測器上獲取數據的回傳過程將會十分緩慢。由於冥王星極其遙遠(距離地球大約47億公里),飛船發出的信號傳到地球時已經極其微弱,因此接受數據的傳輸速率極低。預計地面控制中心將花費超過16個月的時間才能接收完新視野號飛船在短短几天時間裡收集到的全部數據。

  再重複一遍,新視野號飛船抵達冥王星最近距離的時間是國際標準時(GMT)本周二(7月14日)11:49:59,即北京時間本周二19:49:59。

  在被重新定義為矮行星之前,冥王星曾經是經典的「太陽系九大行星」之一。此次成功地交會將完成人類探測器對全部這「九大行星」的探測考察工作,即這9顆星球都至少被一顆人類探測器造訪過。此前人類探測器造訪的最後一顆大行星是海王星。1989年,美國宇航局的旅行者2號探測器抵達這裡,對這顆星球進行了考察工作,並在完成探測任務之後繼續朝著太陽系外部的深空飛行。

  冥王星系統基本資料:

  冥王星(Pluto)為太陽系內已知質量第二大的矮行星(僅次於鬩神星),直徑約2300公里(相比之下,月球直徑約3470公里),它也可能是柯伊伯帶中體積最大的天體,由美國天文學家克萊德·湯博(Clyde William Tombaugh)在1930年最先發現。

  一般認為冥王星的主要成分是水冰和岩石。其軌道公轉周期約247.68年,近日距29.657AU(天文單位),遠日距48.871AU。冥王星擁有5顆已知衛星,分別是冥衛一(Charon)、冥衛二(Nix)、冥衛三(Hydra)、冥衛四(Kerberos)以及冥衛五(Styx)。

  冥王星原先被認為一顆大行星,與其他8顆大行星一同組成經典的「太陽系九大行星」。但在2006年8月24日在捷克首都布拉格舉行的第26屆國際天文學聯合會會議上,經過激烈爭論,正式規定了大行星的嚴格定義,即大行星必須符合以下三大條件:

  1) 圍繞太陽運行;

  2) 擁有足夠質量,能夠達到流體靜力學平衡(應接近球形);

  3) 已經清空了軌道周圍區域;

  根據以上定義,冥王星被剔除出了大行星的行列並被降格為矮行星。

  新視野號探測器基本資料:

  新視野號探測器(New Horizons)是美國宇航局「新邊疆計劃」(New Frontiers program)旗下項目,由美國宇航局西南研究所及約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室(APL)共同研製。西南研究所的阿蘭·斯特恩博士擔任項目的首席科學家。

  新視野號探測器於2006年格林尼治標準時1月19日19:00(北京時間1月20日凌晨3:00)使用一枚「宇宙神」V-551火箭從美國卡納維拉爾角航天中心發射升空,目的旨在實現人類首次對冥王星以及柯伊伯帶天體的探測任務,截止目前這艘飛船已經在太空中飛行超過9年零5個月的時間。

  具體而言,新視野號探測器的任務目標包括以下幾點:

  1) 確定冥王星及冥衛一「卡戎」的地表物質成分;

  2) 探測冥王星及冥衛一的地質及地形情況;

  3) 探測冥王星的中性大氣並測量其大氣散逸率;

  4) 搜尋冥衛一周圍可能存在的大氣層;

  5) 測量冥王星及冥衛一的地表溫度;

  6) 搜尋冥王星周圍可能存在的光環系統和其他未發現的衛星;

  7) 在完成對冥王星的探測任務之後,繼續飛往另一顆柯伊伯帶天體並開展類似的觀測工作;

  為實現這些探測目標,新視野號探測器搭載了相應的科學載荷,主要包括7台探測設備,分為3台光學探測設備,2台等離子探測設備,一台塵埃探測設備以及一台無線電探測設備,具體如下:

  1) 遠距勘測相機(Long Range Reconnaissance Imager , LORRI)

  遠距勘測相機的主要設計目標是實現可見光波段在遠距離上的高解析度成像。該設備包含一台高解析度1024*1024單色CCD以及208.3 mm光圈,設備整體重量約8.6公斤。

  2) 冥王星太陽風探測器(Solar Wind At Pluto ,SWAP)

  這是一台環形的靜電和電勢分析器,其可以對能級最高達到6.5 keV的帶電粒子進行分析。

  3) 冥王星高能粒子譜儀(Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation ,PEPSSI)

  這是一台離子與電子探測器,與SWAP一同構成了新視野號探測器上的「等離子與高能粒子譜儀設備包」(PAM)。但不同於SWAP,這台設備可以對能級高達1 MeV的粒子進行分析。

  4) Alice

  這是一台紫外波段成像譜儀,工作在50~180nm的極紫外成像波段,其目標是獲得冥王星大氣的成分信息。

  5) 拉爾夫望遠鏡(Ralph telescope)

  這是一台口徑6厘米的望遠鏡,它與Alice設備一同構成新視野號探測器上搭載的「冥王星探測遙感設備包」(PERSI)。Ralph擁有兩個通道,分別是一台可見光波段CCD成像儀(MVIC)以及一台近紅外波段成像光譜儀(LEISA)

  6) 學生塵埃計數器(Student Dust Counter ,SDC)

  這是新視野號探測器上的一大亮點——正如其名字顯示的那樣,這台設備是由美國科羅拉多大學波爾多分校的學生們設計研製的,它將開展連續的塵埃環境測量工作。其主體是一塊460 mm × 300 mm的探測板,安裝在探測器前進的方向上。

  7)無線電科學實驗設備(Radio Science Experiment ,REX)

  這台設備將使用超穩晶體振蕩器以及一些其他的電子輔助設備,在通訊波段開展無線電科學調查。(晨風)


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