新視野下的冥王星

謝懿（南京大學(xué)副教授、天文學(xué)博士）

新視野下的冥王星

謝懿（南京大學(xué)副教授、天文學(xué)博士）

矮行星、行星、冰質(zhì)天體：無論你怎么稱呼，它一直是太陽系中最神秘也最令人著迷的未知星球之一。在被發(fā)現(xiàn)超過80年之后，我們終于有了一些線索。

冥王星是一個為神秘所籠罩的天體。當然，還有爭議。當新視野探測器于2006年1月19日發(fā)射時，它仍被冠以太陽系第九顆行星的頭銜。然而，在同年8月一切都發(fā)生了改變，國際天文學(xué)聯(lián)合會通過決議把它降級成了一顆矮行星。

“新視野”任務(wù)的首席科學(xué)家艾倫·斯特恩對此的不安完全可以理解。他一直致力于推動前往探測冥王星的空間任務(wù)，但冥王星的降級絲毫沒有減弱科學(xué)家們對這一任務(wù)的熱情。冥王星由已故美國天文學(xué)家克萊德·湯博于1930年發(fā)現(xiàn)。為了紀念這一發(fā)現(xiàn)，“新視野”上攜帶了一些他的骨灰。

我們對冥王星的認識非常有限。冥王星的直徑約為月球的2/3，位于太陽系外圍的柯伊伯帶中，繞太陽公轉(zhuǎn)一周需要248年。在柯伊伯帶里充滿了成千上萬個小型冰質(zhì)天體，它們被認為是早期太陽系的遺存。因此，對冥王星的探訪其實代表了一次對這一類罕見天體進行研究的難得機會，因為它們根本就不會運動到地球附近。冥王星有一個由氮組成的稀薄大氣層，而凍結(jié)的甲烷和氮則會在表面形成霜。在繞太陽公轉(zhuǎn)的過程中，它的表面和大氣會反復(fù)地融化和封凍。

當然，仍有更多的未知。它的表面看上去會是什么樣子？它是像木衛(wèi)二一樣的平坦，還是像土衛(wèi)二那樣崎嶇？它有那些獨有的特征？它是如何與其衛(wèi)星，例如冥衛(wèi)一，相互作用的？“新視野”已經(jīng)或正在揭曉這些問題的回答。

“新視野”任務(wù)的成形歷經(jīng)了許多年。一開始曾考慮派遣“旅行者”1號在20世紀80年代末飛掠冥王星。但是，該任務(wù)被認為風(fēng)險過高。直到2001年11月“新視野”才被選中前往冥王星。在此之前還從未有人認真思考過這么遙遠的飛掠任務(wù)，更不用說去嘗試了。

最大的技術(shù)挑戰(zhàn)就是設(shè)計一個能可靠地運轉(zhuǎn)近10年的航天器，然后它還要能自主且完美地完成探測任務(wù)。因為在冥王星的距離上，無線電通訊信號往返需要8個多小時的時間。所以，“新視野”必須在沒有地面控制人員幫助的情況下應(yīng)對在飛掠冥王星的過程中所遇到的任何問題。

為了在可承受的時間下抵達冥王星，這次發(fā)射必須達到人類歷史上最快的速度。到離開地球大氣層時，“新視野”的時速達到了58 536千米，是噴氣飛機的100倍。它僅用了短短9個小時便飛過了月亮，而同樣的旅程“阿波羅”任務(wù)要花3天。發(fā)射后13個月，它就抵達了木星。利用木星的引力助推，它進一步加速去往冥王星。

“新視野”與冥王星相遇從2015年年初開始，會持續(xù)約200天。這包括約170天的進近階段，兩者的距離會縮小到只有10 000千米，然后是30天的飛離階段。不過，要把它所收集的數(shù)據(jù)都發(fā)回地球需要4～9個月的時間，因為“新視野”的數(shù)據(jù)傳輸率只有每秒1 000比特。今天，普通的寬帶連接要比這至少快2 000倍，由此你就會明白它回發(fā)一張圖像是多么不容易的一件事情了！

無論結(jié)果如何，“新視野”都有望成為歷史上最不可思議的太空任務(wù)之一。當冥王星的第一張照片被傳回地球的時候，毫無疑問它成為了全球媒體追逐的焦點，就像此前羅塞塔-菲萊任務(wù)登陸彗星一樣，只不過這一次的目標要大得多。自冥王星被發(fā)現(xiàn)以來已過去了80多年，2015年我們終于看到了湯博所發(fā)現(xiàn)的這個星球究竟是個什么樣子。

[責(zé)任編輯：彥隱]