冥王星及其卫星卡戎示意图

“新地平线”探测冥王星艺术想象图

　　新闻背景

　　东北网双鸭山1月7日讯 经过约9年的长途跋涉，美国研制的世界第一个冥王星探测器“新地平线”，将在1月15日来到距地球约47亿千米远的冥王星附近，开始探测太阳系边缘的冥王星及其卫星，然后飞向柯伊伯带，去寻找关于太阳系起源和地球生命起源的线索。

　　好事多磨波折不断

　　错过发射窗口要再等200年

　　冥王星曾是太阳系中离太阳最远的一颗行星，后来因为个头小被降格为矮行星。它与地球的最近距离也有47亿千米，最远达100多亿千米，因此目前虽然人造探测器已经走近了太阳系里的所有大行星，以及一些小行星、彗星甚至炎热的太阳进行探测，从那里获取了许多宝贵的信息，但至今还没有一个空间探测器光顾过冥王星。

　　到了20世纪90年代末，随着空间探测技术达到了较高水平，美国航空航天局曾制定过一个名为“冥王星-柯伊伯快车”的计划，内容是探测冥王星和其卫星卡戎以及柯伊伯带天体。它原计划于2004年12月18日发射，但后来由于研制经费超支等多种原因，又被美国航空航天局勒令下马了。

　　不过，此举遭到了很多天文学家的激烈反对，他们坚持要让探测冥王星计划再次上马。美国行星学会还发动了“拯救冥王星计划”运动，最后美国航空航天局终于在2000年12月20日发表了声明。他们将不采用原计划，而是向全球征集新的方案，并提出了比较苛刻的要求：一是要在2015年前飞抵冥王星，另一个是花费金额不能超过5亿美元，公开征集方案的截止日期是2001年3月19日。由美国航空航天局之外的研究小组公开地参与太空计划的竞标，这在其历史上还是首次，目的是为了堵住批评者的嘴。

　　经过多番评审，最后来自美国西南研究院和霍普金斯大学应用物理实验室的一个联合小组提出的“新地平线”计划被认可。该计划总预算额为4.88亿美元，它能发回比原来的“冥王星-柯伊伯快车”计划多10倍的观测数据，如果2006年2月以前发射，它能于2015年夏天抵达冥王星。于是，美国航空航天局2001年12月宣布，重新启动冥王星探测计划。

　　“新地平线”计划必须按时完成，2004至2006年是最后的发射冥王星探测器的最佳时间，如果错过了这次机会，需要等200年以后才有理想的发射窗口。为此，专家们开始争分夺秒地研制“新地平线”探测器。尽管中间还是出现了一些波折，但最终都被克服了。

　　日夜兼程披星戴月至今发射后飞行最快的航天器

　　2006年1月19日，美国终于发射了“新地平线”冥王星探测器。其主要任务有两个：一是探测位于太阳系边缘的冥王星及其卫星卡戎；二是探测位于柯伊柏带的小行星群。

　　这个像三角钢琴般大小的探测器以5.79万千米/小时的速度飞行，是至今发射后飞行最快的航天器，目的是按时走近遥远的冥王星进行探测，获得有价值的信息。它在发射后9小时内就飞过了月球，而当年美国“阿波罗”载人登月飞船用了3天的时间才抵达月球。然后，“新地平线”又仅飞了13个月就走近了木星，目的是以木星作为引力跳板进一步提速，从而更快地飞向遥远的冥王星。

　　到了木星后，“新地平线”通过借力加速到7.5万千米/小时，而且此后其上的绝大部分仪器都处于休眠状态，这就像个人电脑待机一样，以便节约电力，延缓设备老化并降低运营开支。不过，每年其上的设备都会被唤醒，目的是接受例行检查及轨道校正和仪器校准，或者是执行一些特定的观测任务。此外，“新地平线”还会每周发回一个信号，它被称作“绿色信号灯”，其目的是让地面控制人员知道它还活着，没有死掉，它只是睡着了。

　　2014年12月7日，美国“新地平线”从休眠中被唤醒，以准备执行探测冥王星的任务。此时，它距离冥王星约有2.6亿千米，但距离地球已超过46.6亿千米，这意味着该探测器发送的信号要“走”上4小时26分钟才能传回地球。它从遥远的深空给地球传来的信号表明，“新地平线”目前很健康，现正安静地在深空中漫游。

　　在唤醒后的数周里，“新地平线”的地面团队全面检查这个空间探测器，测试了它在飞越冥王星时需用的各种电脑程序，以确保各种系统和科学仪器在2015年1月开始探测冥王星的工作。

　　不断靠近牵手七月能分辨冥王星达60米地貌

　　从2014年12月7日到2015年7月底，“新地平线”的所有系统一直处在“清醒”状态。刚开始探测时，冥王星和其卫星卡戎是不能分辨的亮点，但是随着探测器的逐渐靠近，就能看到它们越来越多的细节。

　　当“新地平线”距离冥王星约100万千米时，其上的各种设备开始对冥王星和其卫星进行全方位的探测，向地球传回图片。当“新地平线”距冥王星有16万千米时，其上的相机能绘制出冥王星及其卫星卡戎的第一批地图。以后的几个月里，它将不断地拍摄照片，进行光谱测量。

　　“新地平线”与冥王星的最近距离为9600千米；与卡戎的最近距离为2.7万千米。处于最近距离的时间约半个小时。此间，探测器将用可见光和近红外相机拍摄最为清晰的冥王星和卡戎“特写”，甚至能分辨出冥王星上达60米的地貌。而现在所获得的冥王星图像的最高分辨率为500千米左右，它是由“哈勃”空间望远镜拍摄的。

　　2015年7月，“新地平线”将飞越冥王星和卡戎，时间约为1个地球日。其间，它将探测冥王星大气层发出的紫外线辐射，还将在近红外波长上获取光谱图，以了解冥王星及卡戎表面成分和这些物质的分布及温度。

　　当探测器飞过冥王星到达它的阴面时，探测器可借助卡戎反射过来的光线继续对冥王星阴面的地表情况进行探测。此外，将从地球向冥王星发射无线电波。那些穿过冥王星大气层的无线电波可被探测器上的高增益天线接收，然后，“新地平线”上的仪器会根据无线电波的折射情况推算出冥王星大气层的温度和密度。

　　不入轨道直接飞越柯伊伯带有更多秘密需破解

　　那么，为什么“新地平线”不进入冥王星的轨道进行长时间观测呢？其原因有两个。一是其飞行速度必须非常快，这样才能用9.5年时间到达距离地球约50亿千米的冥王星，如果“新地平线”要进入冥王星轨道，它必须将速度降低90%，这就要求多携带1000倍的燃料，从而会导致成本猛增。二是如果进入冥王星轨道，“新地平线”将无法继续前行，探测柯伊伯带。

　　在2015年7月考察冥王星任务结束后，“新地平线”会继续向离地球更远的宇宙空间地方飞，并将在2017至2020年抵达一个由彗星和其他宇宙碎片构成的中间环带——柯伊柏带，探测至少两个直径为40至90千米的柯伊伯带天体，这一阶段可能会持续5至10年。目前，已经发现的柯伊伯天体超过1000多个。柯伊伯带有太多的奥秘需要调查，否则很难说了解了太阳系。

　　“新地平线”项目首席科学家斯特恩说：“此次抵达冥王星，感觉会像走进糖果店的小孩子一般兴奋。探索冥王星和柯伊伯带就像是对太阳系外层进行考古挖掘工作。通过考察这片区域，我们可以一窥行星形成的古老时代。”

　　延伸阅读

　　43万人的问候

　　一起飞向冥王星

　　“新地平线”探测器发射时的质量为453千克。这个看上去像一把短锹和铁锅组合的家伙，一共携带了30千克的科学仪器和77千克的推进剂，其中推进剂用于在航行过程中修正轨道或是改变航向。它装有放射性同位素热电发电机，这是由于冥王星距离太阳太过遥远，“新地平线”所需的电力无法由太阳能电池提供。

　　“新地平线”由美国霍普金斯大学应用物理实验室为主负责建造。2005年，美国霍普金斯大学等单位还联合发起了一个征集问候的活动，向全世界天文爱好者开放。活动期间共征集到了超过43万人的问候。所有这些人的姓名都刻在了一张光盘上，已经放入探测器内一起飞向地球在太阳系中最遥远的“亲戚”。

原标题：“新地平线”走近冥王星