“新視野”的眼睛

□ 鄭永春

科學(xué)儀器是“新視野”的“眼睛”?！靶乱曇啊睌y帶了7臺(tái)重30千克的科學(xué)儀器。其中光學(xué)設(shè)備有3臺(tái)。分別是：遠(yuǎn)程勘測(cè)成像儀、可見(jiàn)-紅外成像光譜儀、紫外成像光譜儀，分別拍攝可見(jiàn)光、紅外和紫外圖片。另外4臺(tái)儀器分別是：太陽(yáng)風(fēng)測(cè)量?jī)x、無(wú)線電科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀、能量粒子譜儀、學(xué)生塵埃計(jì)數(shù)器，分別用于測(cè)量冥王星附近和表面的太陽(yáng)風(fēng)、大氣、能量粒子和塵埃。

（1）可見(jiàn)-紅外成像光譜儀：拍攝冥王星及卡戎的表面地形，提供高清晰影像照片，分析表面物理現(xiàn)象和物質(zhì)組成，繪制地形圖，了解冥王星及卡戎的歷史。儀器分為兩部份，一為多光譜可見(jiàn)光相機(jī)，另一為紅外光譜儀，兩者共同使用一個(gè)6厘米鏡頭，用以調(diào)校焦距，收集影像。

可見(jiàn)光相機(jī)使用電荷藕合裝置，是近年所有外太空探測(cè)器的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。天體目標(biāo)的影像通過(guò)鏡頭后，再經(jīng)過(guò)四層濾鏡，在電荷藕合器成像。濾鏡分別包括一般用途的藍(lán)、綠及近紅外濾鏡，以及專用于觀測(cè)甲烷的濾鏡。

紅外光譜儀測(cè)量熱輻射光譜，獲得物質(zhì)組成信息。根據(jù)哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果，冥王星表面以甲烷、氮、一氧化碳及冰為主，而卡戎則主要由冰組成。當(dāng)探測(cè)器接近它們時(shí)，透過(guò)紅外光譜儀觀察，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)更多的其他物質(zhì)。

（2）遠(yuǎn)程勘測(cè)成像儀：有一個(gè)直徑20.8厘米的鏡頭，同樣以CCD成像，但沒(méi)有濾鏡和活動(dòng)部件。目的是為探測(cè)器提供詳細(xì)的空間信息，即探測(cè)器在飛行途中的精確位置。通過(guò)觀測(cè)特定星體，比較觀測(cè)資料，得出探測(cè)器在途中某一點(diǎn)的精確位置及相位，從而控制探測(cè)器進(jìn)行相應(yīng)的軌道調(diào)整。當(dāng)飛臨冥王星時(shí)，遠(yuǎn)程勘測(cè)成像儀同時(shí)拍攝冥王星表面影像，分辨率大致相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)面積。

（3）紫外成像光譜儀：測(cè)量由冥王星及卡戎輻射或反射的紫外線，獲得不同波長(zhǎng)的圖像，研究它們的大氣成分、表面物質(zhì)組成和溫度。紫外成像光譜儀有兩種工作模式：①氣體輝光探測(cè)模式，當(dāng)探測(cè)器接近及離開(kāi)冥王星時(shí)采用這種模式，目的是直接測(cè)量由冥王星及卡戎的大氣輻射或反射的紫外線，大多數(shù)時(shí)間采用這種工作模式。②掩星測(cè)量模式，當(dāng)探測(cè)器飛越冥王星之后，進(jìn)入冥王星日蝕陰影區(qū)時(shí)，即被冥王星星體遮掩太陽(yáng)光的地方，通過(guò)測(cè)量透過(guò)冥王星大氣的太陽(yáng)光，獲得冥王星大氣的成份、濃度和溫度分布。

（4）太陽(yáng)風(fēng)測(cè)量?jī)x：主要用于測(cè)量冥王星附近的太陽(yáng)風(fēng)特性，分析從冥王星大氣中逃逸出來(lái)的物質(zhì)和逃逸速率，尋找冥王星周圍的磁層。儀器內(nèi)部有一個(gè)低能等離子體探測(cè)器，測(cè)量范圍為30～7700電子伏特。

（5）無(wú)線電科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀：當(dāng)“新視野”位于冥王星的背面時(shí)，地球上的控制人員開(kāi)始向冥王星發(fā)射無(wú)線電波。由于無(wú)線電信號(hào)在穿越冥王星大氣層時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的折射、畸變和時(shí)延，那些穿過(guò)冥王星大氣層的無(wú)線電波被飛船上的2.1米直徑高增益天線接收后，無(wú)線電科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀就會(huì)比較穿越冥王星大氣前后的信號(hào)特征，分析出大氣中氣體分子的成分、密度、溫度及大氣結(jié)構(gòu)，繪制冥王星大氣層從高空到表面的溫度和密度曲線。

當(dāng)探測(cè)器近距離飛掠冥王星時(shí)，無(wú)線電科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀可以切換到輻射探測(cè)模式，直接測(cè)量冥王星發(fā)射的微弱的微波輻射，精確測(cè)量冥王星向陽(yáng)面和背陰面之間的溫度變化。

（6）能量粒子譜儀：該儀器由帶電粒子探測(cè)器組成，可以測(cè)量質(zhì)子、離子、電子等帶電粒子的成分和密度等特性。通過(guò)探測(cè)大氣層頂部的中性粒子被太陽(yáng)風(fēng)激活而逃離大氣層的現(xiàn)象，推算大氣化學(xué)成份。

（7）學(xué)生塵埃計(jì)數(shù)器：由科羅拉多大學(xué)的學(xué)生在專業(yè)航天人員的指導(dǎo)下制造的，主要用于測(cè)量整個(gè)飛行過(guò)程中星際塵埃粒子對(duì)“新視野”的撞擊情況，包括粒子的大小、數(shù)量、撞擊飛船時(shí)的方向和飛行軌跡等。這些塵埃粒子主要來(lái)自從彗星逃逸的物質(zhì)和柯伊伯帶天體相互碰撞產(chǎn)生的殘片。

有了這些慧眼，“新視野”看到的冥王星將不再像從地球上看到的冥王星那樣霧里看花，而是要“把這紛擾的世界，看個(gè)清清楚楚，明明白白，真真切切?！?/p>