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关于新视野号你不知道的秘密机身携带大量高

2019-01-11 23:15:27

我们小的时候学的天文,一共有九大行星:水、金、地、火、木、土、天王、海王和冥王星。虽然可怜的冥王星后来被踢出了主要行星的行列,被降格成了矮行星,但新视野号(New Horizons)计划规画的时候,它依然是太阳系的行星当中,没有被人造卫星近距离探访过的一个。所以为了达成人类的全套收集癖九大行星通通都拜访过的壮举,NASA 在 2000 年代初就设计了一个直达冥王星的方案 -- 如今新视野号即将抵达冥王星,让我们在这个值得庆祝的一刻,一起来了解一下新视野号究竟是什么吧! 什么是新视野号?

新视野号(New Horizons)是美国太空总署(NASA)设计的一个直达冥王星和古柏带(Kuiper Belt,又译柯伊柏带)的探测船。因为它是走直线冲出太阳系的轨道的关系,所以不需要太复杂的重力弹射辅助,只有中间利用了木星一次,因此也就不用花上好几年的时间在各行星间绕走。即便如此,新视野号自从 2006 年一月发射至今,仍然花了长达九年半的时间才走完这遥远的距离,抵达冥王星。 新视野号的任务有什么重要性? 虽然设计到发射时,新视野都是以「完整探索太阳系的所有行星」为目标,但就在它发射之后没有多久,冥王星就被踢出了「大行星」俱乐部,被降格成了「矮行星」。但是新视野号的任务并没有因此而降低重要性 -- 太阳系的行星大致上可以分成四颗靠内侧的「类地行星」和四颗靠外侧的「气体行星」。虽然八颗行星各有各的特色,但我们都或多或少有一定的了解了。

然而冥王星是在气体行星之外的另一个完全不同的地带「古柏带」的一员,这片区域就像火星和木星之间的小行星带一样,是一片零碎的小物体散布的地区,但因为距离太遥远、这些物体又大多体型不大(冥王星已经是的一个了),所以用人类现有的观测器材能获得的资讯非常有限。

新视野号除了直达冥王星,并做近距离的观测之外,科学家也预计在之后再寻找另一颗在目前航道附近的小型星体做观测,以了解「一般」的古柏带物体的资讯。 新视野号主要的探测内容是什么? 除了拍摄大量的照片,满足我们一般人的好奇心之外,新视野号还有不少重要的科学目标需要完成,毕竟在这次机会之后,NASA 应该会把注意力放在火星和有可能存在液态水的几颗卫星上,蛮长的时间不会再有类似的远程探测计划了。所以除了绘制冥王星和冥卫一的地图外,新视野号也将分析冥王星的地质、大气组成、表面温度等并寻找冥王星还有没有其他之前没看到的卫星(目前已经有五个)。 新视野号携带了什么设备?

新视野号大约是一台平台钢琴的大小和形状,由一个 200W 的放射热能发电机提供电力。重要的器材,也是目前「曝光度」的,名为 LORRI -- 它基本上就是一个 8.2 寸的望远镜,底部贴着一块可见光频段的 1,024 x 1,024 解析度黑白 CCD 感光器。LORRI 除了提供了大部份我们目前看到的冥王星照片之外,它也负责导航定位的功能、以及到时候接近冥王星时,将提供解析度的地表照片。

其次,是紫外线波段为主的 Alice,这个仪器将负责对大气组成进行分析;以及以可见光和红外线波段为主的 Ralph。Ralph 是另一个非常重要的器材,因为虽然它的可见光 CCD 解析度没有 LORRI 高,但是是彩色的,所以我们可以从 Ralph 取得色彩,再叠到 LORRI 的高解析度黑白照上,合成彩色的冥王星地表相片。和一般人心目中想像的灰白灰白颜色不同,冥王星从目前得到的照片来看,其实是粉橘色的 @@。其他设备,包括了测量太阳风的 SWAP、测量高能粒子的 PEPSSI、计量宇宙尘的 SDC、和做无线电相关研究的 REX。

新视野号与地球间的通讯是透过 X 频天线来达成,因为距离遥远,不仅单程的 lag 长达 4.5 小时,而且频宽只有少少的 1kb/s。不过为了保险起见,新视野号携带了两组发射器以策安全,这两套设备在电力允许的情况下(也就是远离冥王星无所是事的时候),可以同时开动,以不同的偏振发送讯号,让下载频宽加倍。即便如此,新视野号存在 SSD 上的庞大资料仍然无法在短时间内全部送回来,所以我们应该会先看到照片的「缩图」,然后是非视觉的科学仪器的资料(这些应该够科学家忙好几个月了),然后才是高解析度的照片。 今天到底是在兴奋什么?

和过往探测土星的卡西尼号、探测木星的伽利略号、或是正在火星上乱转的好奇号不同,新视野号并不会进入冥王星轨道,所以「抵达」冥王星不是未来数年探测活动的开端,而是仅此一次的机会。新视野将以相对于冥王星 13.8km/s 的恐怖速度,在离冥王星表面仅 12,500km 的极近距离掠过,所以一切将发生地非常快。过去几天我们的追踪报导可以看到冥王星愈来愈清楚,但真正有价值的资料,只有在近点(发生在我们的今晚八点左右)前后几个小时的时间内才能取得。可以说九年来的等待,只为了从现在一直到半夜为止的这么一个小小的窗口,成败就在此一举了!

不过,因为前面提到的 4.5 小时延迟,其实等我们收到资料时,至少已经是明天的事了。这么重要的大事不能看即时直播真是可惜啊...

总而言之,像这样探索一个即使是 21 世纪的科技,都还完全无法预测会发现什么的星体的机会,在可预见的未来应该是极为渺茫的了,毕竟以现在的火箭技术能到得了的星体我们都己拜访过一遍,而再远的以现代技术来说则是依然可望而不及。所以就让我们今天暂时再让冥王星恢复为九大行星的一员,一起来揭开这一名成员神祕的面纱吧!

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