如果沒有意外，北京時間7月15日上午地球已經(jīng)收到“新視野”號探測器從冥王星上空發(fā)回的平安信。在歷經(jīng)9年的飛行后，“新視野”號于北京時間7月14日19:49抵達冥王星上空12500公里處。這是人類與它迄今最親密的接觸，“新視野”號將發(fā)回精度高達每像素50米的圖片，人類將有機會仔細端詳這顆“經(jīng)典太陽系”中最遙遠行星。

“新視野”號攜帶的科學儀器示意圖

巧！“抄近道”的機會百年一遇

9年的等待堪稱漫長。但在科學家看來，這幾乎是近百年來最快抵達冥王星的機會。由于冥王星的軌道為橢圓形，與太陽的最近距離和最遠距離相差甚大，科學家認為“新視野”號2006年發(fā)射升空，才能“抄近道”快速抵達。“冥王星每248年繞太陽一周，一旦錯過這一發(fā)射窗口，如此快速抵達冥王星的機會只能等待百年之后了。”國家天文臺副研究員鄭永春說。

在“新視野”號發(fā)射之前，人類對冥王星的觀測歷史不到80年，僅為冥王星軌道周期的三分之一。“新視野”號能根據(jù)人類給出的軌道數(shù)據(jù)準確抵達目的地嗎？國家天文臺月球與深空探測研究部研究員平勁松表示，科學家根據(jù)太陽系行星的3次光學照相觀測就能基本確認其軌道，哈勃望遠鏡對冥王星的后續(xù)觀察進一步提高了定軌精度。在飛行過程中，科學家根據(jù)飛行器反饋的信息對探測器的軌道進行機動調(diào)整。“7月13日，‘新視野’號的軌道進行了飛掠前的最后一次微調(diào)，以便以更好的姿態(tài)觀察冥王星。”平勁松說。

牛！200W功率驅(qū)動太空飛行器

冥王星與太陽的平均距離為59億公里，它接收的太陽輻射只有地球表面接收太陽輻射的千分之一。這意味著，安裝在過去那些探測器上的太陽能電池板不再適用，改由核動力發(fā)電機為“新視野”號提供能源。

為了在漫長的旅程中保持“體力”，“新視野”號的設計總功率只有200W。這些在地球上僅夠點亮幾個不太亮的燈泡的能量，要幫助“新視野”號完成變軌和姿態(tài)調(diào)整，還要為飛行器攜帶的儀器提供能源。

這使它的行動有了種種限制。比如，“新視野”號既能拍照，也能向地球傳輸數(shù)據(jù)。但在飛掠期間“新視野”號無法“一心二用”，拍攝的圖片只能在飛掠結(jié)束后傳回地球。

有限的能量供給也限制了數(shù)據(jù)向地球回傳的速度。平勁松解釋說，傳輸數(shù)據(jù)的帶寬越大，需要的能量越多。“無線信號隨著距離快速衰減，每秒1.68kb的傳輸速度是考慮到飛行器能量供給以及地面接收機解碼能力的傳輸上限。”平勁松說，飛掠期間獲得的數(shù)據(jù)要16個月才能完全傳回地球，后續(xù)的數(shù)據(jù)處理時間會更長。

遠征冥王星的旅程如此漫長艱辛，“新視野”號與冥王星的接觸為何不能更親密些？“讓‘新視野’號距離冥王星更近、甚至與這顆矮行星撞擊，在技術(shù)上完全可行。”平勁松說，減速進入冥王星軌道和掙脫冥王星引力都要消耗大量能量。而結(jié)束對冥王星的考察后，“新視野”號還要飛向更遙遠的柯伊伯帶天體，這樣的舉動顯然不合適。

盼！管窺太陽系往昔

在地球人眼中，冥王星是一顆神秘的天體。曾經(jīng)，它是太陽系九大行星中最遙遠的一顆；如今，它被認為是在柯伊伯帶中發(fā)現(xiàn)的第一顆天體。它是如何形成的？它冰封的表面下是否有海洋？它與它的五顆衛(wèi)星有著什么樣的力學互動？“新視野”號攜帶了紫外線成像光譜儀、太陽風分析儀、高能粒子頻譜儀等七種儀器，試圖對冥王星地形、表面成分、大氣、質(zhì)量等進行更加準確的測量。

“冥王星是柯伊伯帶的重要一員，對它的觀測結(jié)果有助于深入了解柯伊伯帶。”南京大學天文與空間科學學院教授周禮勇說?？乱敛畮д紦?jù)著海王星軌道之外、距離太陽30—50天文單位的空間。目前估計柯伊伯帶內(nèi)尺寸在100公里以上的天體有數(shù)十萬顆，但人類對它們知之甚少。周禮勇舉例說，這些天體的大小僅僅是一個估算。“柯伊伯帶天體太小，距離又太遠，在望遠鏡里都是一個小小的點，它的大小只能用亮度和反照率來估算。”周禮勇說。

反照率是表示天體反射本領(lǐng)的物理量，目前假設所有柯伊伯帶具有相同的反照率值，實際情況很有可能不是如此。對冥王星以及其他柯伊伯帶天體的探測，可以核實對反照率的理解和估算是否準確，進而改進對柯伊伯帶天體亮度、大小以及數(shù)量的認識。“這是一個環(huán)環(huán)相扣的過程，在冥王星的微小發(fā)現(xiàn)可能會大大拓展對柯伊伯帶的理解。”周禮勇說。

“冥王星作為矮行星，也就是沒有長大的侏儒行星，是鏈接小行星和行星的中間環(huán)節(jié)。新視野號的這次探測有助于加深對行星形成過程的理解。”鄭永春說，柯伊伯帶天體被認為是太陽系形成過程中尚未來得及成長為行星的殘骸，記錄著太陽系最初形成時的歷史，探索冥王星某種意義上也是在窺探太陽系的起源。

更多資訊請關(guān)注儀器儀表頻道。