网易首页 > 数码频道 > 正文

人类探测器历时9年飞抵冥王星 错过需再等200年

0
分享至
摘要:9年飞行,48亿公里。7月14日,比三角钢琴没大多少的“新视野”号探测器顺利到达目的地——冥王星的附近,第一次真正揭开了冥王星的神秘面纱。“新视野”号飞掠冥王星,打破了单次太空任务的多个历史性纪录:它造访的,是传统教科书中太阳系中最后一颗行星,也是人类所能靠近的最远一颗行星。接下来,“新视野”号将到访柯伊伯带,向人类揭开太阳系起源的秘密。

人类探测器历时9年飞抵冥王星 错过需再等200年

冥王星高清图

人类探测器历时9年飞抵冥王星 错过需再等200年

冥王星表面

人类探测器历时9年飞抵冥王星 错过需再等200年

冥王星近照 含冰封平原视图

设计

被木星踢了一脚直奔冥王星

“我们从1989年就开始了这个项目,2001年向美国宇航局申请这个项目,2006年 新视野 号发射,昨天,我们终于成功了!”7月15日,在和新京报记者网络视频电话采访中,科学家弗兰·巴吉纳尔不禁激动起来。

弗兰是科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室教授,全程参与“新视野”号任务的副研究员。她说:“我们有上千名科学家参与,一共付出了2百万个工作小时,值得了!”

“新视野”号是目前为止速度最快的太空飞行器吗?被问及此问题时,弗兰想了想,给出了肯定的回答:“是的,从地球发射飞往外太空的飞行器中, 新视野 号是最快的。”

在太空中飞行时,采用核动力的“新视野”号每小时速度达到5.7万公里,每秒时速16公里,它用了9年多就达近48亿公里之外的冥王星。“新视野”号在9个小时内就越过月球轨道,到达木星只花了13个月,相比之下,当年阿波罗号花了3天才到达月球。

弗兰介绍说,“新视野”号所有的工程设计,都有最重要的一个目的:让它尽快到达冥王星。比如,“新视野”号大小如一台三角钢琴那么大,重量不到500千克,但却用了带有5个固态火箭助推器的Altas V型火箭发射,以给予其最大推力。

45分钟后,“新视野”号就脱离火箭,以时速5.7万公里离开地球,这个速度超过了其他太空飞行器脱离地球引力时的速度,打破了1972年先锋号离地时时速5.2万公里的速度,这个飞行速度比喷气式客机快几十倍。

“新视野”号轻装上阵,它飞行9年,穿越近50亿公里,却携带了77千克的助推剂。这些燃料只在必要的轨道调整和旋转操作时使用。事实上,在“新视野”号长达9年的旅程中,大部分时间不用助推剂。弗兰介绍,路过木星后,木星引力帮了忙,“踢了一脚”,令“新视野”号往冥王星方向继续前进。 引力助推,是令太空飞行器进行星际旅行的好办法。此前,“旅行者2”号就曾在上世纪七八十年代借用过木星、土星等行星的引力,“卡西尼”号也借助过金星的引力。如果不是因为木星,“新视野”号至少要多花3年时间才能到达冥王星附近。

飞行

错过这次良机要再等200年

“新视野”号为何非要用尽一切办法赶时间到达冥王星附近?“我们必须要尽快到达,否则冥王星就会像地球半年中的极地一样全是黑的,完全没有日光。”弗兰说。

冥王星距离太阳平均距离有39.4天文单位(1个天文单位约等于地球跟太阳的平均距离),太阳光要5.5个小时才能到达冥王星。冥王星绕太阳公转的周期要248年,这意味着一旦错过阳光普照下的冥王星,它很快就会长期被阴影包围变成一个冰冻星球,下一次再在如此好的机会下见到冥王星,将是200年之后。

在阳光下对冥王星进行拍摄至关重要。弗兰说,虽然有些仪器可以在黑暗的星球表面探测,如探测星球表面化学成分,但探测冥王星的主要目的之一还是借助阳光,用高清晰度照相机拍照。 从1989年之后冥王星就过了太阳直射,接收的热量一年比一年少,科学家预计,它的大气也会越来越冷,所以要在它尚有着厚实大气的时候造访。

“如果去晚了,会带来一系列问题。”《国际太空》杂志执行副主编、航天专家庞之浩说,届时冥王星可能会有大片阴影,或者仪器被稀薄的大气冻住难以探测,其卫星也可能长时间被阴影包围,这对地图绘制会带来极大困难。

“时间掌握非常重要,如果推迟发射,木星对地球和冥王星的位置发生变化,就没法借助木星引力加速了。下次再借助木星引力要等到2018年,那时冥王星远离太阳,就很难探测了。”庞之浩说,“现在 新视野 号的速度是空前的,基本上达到第三宇宙速度了。”

同样没有选择的是探测方式。尽可能快地到达冥王星,就意味着放弃着陆或进入轨道的可能性,只能采用“飞掠”的方式,边经过边探测。弗兰说,冥王星的引力很小,如果要进入轨道,就需要相当多的燃料来减速,“你或者带大量燃料选择着陆,或者用很轻的飞行器,带少量科学仪器,尽快到达,拍下照片发回来。”

庞之浩也表示,“新视野”号的速度太快了,如果要“刹车”的话,就需要消耗比现在多1000倍的燃料来减速。根据美国宇航局对其2006年前发射,2015年到,以及费用不能超过近5亿美元的要求,“新视野”号不得不选择高速、低成本的方案。

意外

飞掠冥王星前夕打了一个“嗝”

长达十几年时间里,因为预算问题,探索冥王星的计划反复地提交、否决、提交、否决。

“如果探索冥王星任务是一只猫的话,它早死了,因为猫也只有9条命。”“新视野”号首席调查员艾伦·斯特恩在“新视野”号的相关纪录片中打趣地说。

“新视野”号飞行了9年,但最漫长的等待确是在确认“新视野”号成功飞掠冥王星的那几个小时内。“总体非常顺利,完全按照我们的计划走。”弗兰说,但靠近冥王星时,差一点就出了大问题。

靠近冥王星时,“新视野”号上的所有设备都处于工作状态,全力以赴地开始准备各种探测,这时,各个系统的负担也增加了。地面控制人员始终在持续联系“新视野”号,但7月11日它突然没了声音,一个多小时后,地面再次联系上了飞行器,此时它已进入安全模式,停止数据采集。

“一下子变得忙碌了,就像你的电脑一样,用太多的程序时就会负载过重。”弗兰说,因为负担过重,飞行器上的计算机进行了“重启”。第二天,“新视野”号重启所有正常的探测。

NASA深空探测网络蒂德宾比拉太空跟踪站发言人格兰·纳吉尔对媒体表示,幸好这样的故障发生在11日,因为一旦发生在13日,即“新视野”号最接近冥王星,最需要采集数据时,那损失可能就更大。

这一故障,被一些媒体称之为“新视野”号“打了一个嗝”,但却并未影响到任何重要的科学探测。

飞掠冥王星时,为了让“新视野”号所有的精力都集中在采集数据上,科学家暂时关闭了数据传输系统,直到当天晚上才开始传输信号。地面向飞行器发出信号,9个小时候才返回一次,但它带来了好消息:“新视野”号确认飞掠了冥王星。控制室里爆发出热烈的掌声,有人流下了眼泪。

“冥王星是柯伊伯带中最典型的天体,这些天体是太阳系形成的重要原因,”弗兰说,“最终,我们可以通过 新视野 号挖掘冥王星的秘密,可以去了解太阳系是怎么形成的。”

采写/新京报记者 金煜

人类探测器历时9年飞抵冥王星 错过需再等200年

冥王星发现者克莱德·汤博

人类探测器历时9年飞抵冥王星 错过需再等200年

人类探测器历时9年飞抵冥王星 错过需再等200年

在宇宙中飞行9年后,美国宇航局的“新视野”号探测器飞掠距离地球48亿公里的冥王星,并传回一批迄今最清晰的冥王星照片,其中那张“冥王心”几乎彻底颠覆地球人对冥王星“孤独高冷”的悲剧印象,让人类再次关注起这个“前”太阳系九大行星中的“小不点”。从美国青年克莱德·汤博望远镜中的一个点,到近距离一窥这颗神秘星球,地球人花了整整85年,这标志着人类太阳系探索时代的终结,同时对于浩瀚的宇宙而言的,探险才刚刚开始。

“复仇”

柯伊伯带最大星体 “统治”太阳系边疆

根据新视野号远程侦察成像仪提供的数据,冥王星的直径为2370公里。这个数字比科学家们原有的估计值要大一些。对于冥王星大小的争论在1930年代发现时就已经提出,这是一个关于冥王星最基本、最难解的问题。此前,科学家们虽然给出了冥王星的估算直径,但是受到观测上的限制,无法准确测量冥王星的直径。

新视野号的探测证实,冥王星比海王星轨道之外的所有已知太阳系天体都要大,是太阳系遥远边缘的柯伊伯带上个头最大的星体,在太阳系边疆区域有着极强的统治力。

冥王星的地位如同它的位置一样神秘,引起科学家的诸多争论。自1930年被发现,冥王星一直居于九大行星的末席,长达70多年。但是自2000年起,在太阳系边缘、海王星外侧的柯伊伯带中不断发现新天体。这些新发现的天体中不乏重量级选手,特别是2005年发现的阋神星,当时被认为比冥王星更大。冥王星的“地位”不断受到挑战。

终于在2006年8月的国际天文学联合会大会上,冥王星“惨遭”降级,被驱逐出了九大行星家族。从此之后,游走在太阳系边缘的冥王星被降为矮行星。不少冥王星的拥趸者对此表示不服,多年来致力于帮助冥王星重回九大行星。

依据NASA 7月13日公布的最新数据,冥王星直径约为2370公里,误差值为上下20公里。这一大小超过了长期被认为大过冥王星的阋神星,后者直径约为2326公里,误差值为上下12公里。许多人认为冥王星终于“复仇”了。不过,与其他行星相比个头不算大,甚至比月球还要小,而表面积还不到地球上俄罗斯的面积。

回归

冥王星“归队”?除非行星定义调整

新视野号提供的新数据能否帮助冥王星重回大行星行列?北京天文馆馆长朱进则给这些冥王星迷们泼了一盆冷水,他对新京报记者表示,冥王星不可能重回九大行星行列。

朱进曾参加在布拉格举行的国际天文学联合会。他解释,冥王星之所以被降级为矮行星,其实并非因为个头的大小,自然也不可能因为个头变大了一些就重回大行星行列。根据国际天文学联合会2006年通过的决议,一个天体要成为大行星必须满足三个条件:位于围绕太阳的轨道上;质量足够大,以达到近似球形;自身有足够的引力,以清空其轨道附近区域的天体。

冥王星有5颗卫星,其中最大的卫星卡戎只比冥王星小一半。

“显然,冥王星是因为不符合第三条标准被降级。”朱进指出。根据目前的定义,同样具有足够质量、呈圆球形,但不能消除其轨道附近其他物体的天体被称为“矮行星”。冥王星正是一颗矮行星。朱进认为,新视野号已经提供的以及未来将传回的数据不太可能使冥王星重回九大行星的行列,除非天文学界对大行星的定义再次进行调整。

鲸鱼与心

心形亮斑可能是“冥王星雪”

从“新视野”号传回的照片中,我们看到了冥王星的“心”。这个“完美之心”的浅色光影,横跨约2000公里。在冥王心旁有一个颜色较深的光影区,被科学家称为“鲸鱼”。此外,科学家早前还从相片发现,冥王星两极特别明亮,或许有氮冰覆盖。美国科学家们已将心形区域“非正式”命名为汤博地区,以此纪念发现冥王星的美国人克莱德·汤博。

这片心形区域到底是什么?“新视野”号相关项目负责人在17日美国宇航局召开的新闻发布会上介绍,科学家们在这个心形的汤博地区的西北部发现了一片广漠的冰冻平原,并以人类发射的第一颗人造卫星的名字“斯普特尼克”来命名这片平原。从这片冰冻平原的地形来看,“斯普特尼克平原”的年龄绝对没有超过1亿年,且很有可能仍处在地质形成过程中。

科学家们都推测,覆盖着这片冰冻平原的区域很可能是雪。朱进指出,“当然,这个雪肯定跟我们地球上见到的地球雪是不一样的,可能是冥王星上的氮气、一氧化碳或者甲烷凝成的冥王星雪。” 冥王星与太阳平均距离达到60亿公里左右,表面温度极低,只有零下220 。在这样寒冷的环境中,冥王星上存在的甲烷、氮气以及一氧化碳等气体都变为固态。

NASA陆续发布了新视野号冥王星任务更多高清影像资料,展示了冥王星不同区域的不同地形高清面貌。通过这些最新照片,可以看出冥王星地表形貌非常复杂。在冰冻平原周围还分布着一些低谷以及山丘。

根据探测器的最新数据,科学家们还第一次发现,冥王星的富氮大气层可延伸至其表面1600公里,相对而言,比地球大气层更高。

而这1%的照片已经让科学家们及地球人如此欣喜若狂。朱进说道,可以想见,在未来的1-2年内,新视野号会不断传回关于冥王星的最新照片、最新资料,随之而来的,是科学家们对冥王星不断更新的认识。届时,冥王星的地形、甚至星球内部的构成,有没有水,有没有海洋,这些问题都可能得到回答。地球人将在不远的将来揭开太阳系边缘这颗神秘星球的面纱。

【发现者眼中的冥王星】

它在星空图上移动了3毫米

如期赴约的“新视野”号共搭载着9件纪念品,其中包括冥王星的发现者克莱德·汤博的一部分骨灰。1930年3月,24岁的汤博在亚利桑那州的洛威尔天文台发现了冥王星。

汤博生于一个农场家庭,自小喜欢天文学。他用自己制作的简易望远镜细致地观测了火星和木星,并把自己绘制的观测图寄给了美国负有盛名的洛威尔天文台,希望能得到专家的意见。天文台的天文学家们接到汤博的观测图后,于第二年,也就是1929年邀请汤博到洛威尔天文台工作,参与一个名为“Planet-X”的新星球观测计划。

汤博的工作就是比较望远镜在不同时期拍摄的星空图片。每张星空图上有数十万颗,甚至上百万颗星星,汤博需要从这些星星中,找出位置变动的星体。

1930年2月28日下午,汤博发现在相隔六天摆设的两张星空图片上,有一颗小星体移动了3毫米-4毫米的距离。这与预计中的新行星又暗又慢的特点相吻合。

汤博没有马上宣布这个发现。在接下来的两个星期里,汤博又对该天区连续拍照观测,直到确认这是一颗新行星后,汤博于3月13日公布了这一消息。

由于冥王星距离太阳极为遥远,在寒冷阴暗的太空中蹒跚转动,这情形与古罗马神话中掌管冥界的冥神普鲁托的住处很相似,冥王星便被命名为普鲁托。同时,这个名字前两个字母的缩写,也是为了纪念对发现冥王星有推动之功的美国天文学家洛威尔。洛威尔是洛威尔天文台的创建者,他观测到海王星的运行轨道不规则,由此推测出必定存在一颗未知行星的轨道。洛威尔去世后14年,汤博发现了冥王星。

【科幻作家眼中的冥王星】

《三体》中的冥王星与新发现“不谋而合”

由于冥王星身处太阳系边缘,亮度低,体积小,观测难度极大。人类对冥王星的认识目前为止还十分有限。科幻作家们对神秘的冥王星少不了天马行空的想象。不少科幻作家都写过与冥王星相关的作品。当代科幻小说大师金·斯坦利·罗宾逊的《巨冰阵》,写的就是冥王星的北极地区矗立的巨石阵;我国的科幻作家叶永烈则写了一名宇航员宇宙航行的故事《飞向冥王星的人》。让国内科幻迷印象深刻的还有刘慈欣在《三体》中,将人类地球文明的博物馆搬到了冥王星上。

刘慈欣对新京报记者说道,写作时之所以选择冥王星,是因为冥王星是太阳系边缘,位于柯伊伯带上的遥远行星,充满了神秘和未知。“那个时候,人类对冥王星几乎没有什么了解,我写作时都是乱写的,发挥想象力。”虽然刘慈欣表示自己对冥王星的描写是“瞎写”,但如今回过头去看刘慈欣在《三体》中对冥王星的描绘,却也发现与新视野号的探测有一些不谋而合之处。

刘慈欣写道,冥王星与它的卫星卡戎像是一个双行星系统,围绕着共同的质心运行。刘慈欣描绘冥王星的外表时写道,“从舷窗和监视画面中,她(主人公)看到了冥王星的全景,这颗行星给她们的最初印象就是黑暗,像一只永远闭着的眼睛。冥王星有着蓝黑相间的大地。蓝色的是固态的氮和甲烷。”刘慈欣也写到了冥王星上的雪花,“冥王星上出现了小雪花,从淡紫色的天空中飘落。这是被蒸发的氮和氨。”

在聊到对“新视野”号的期待时,刘慈欣说道,“冥王星地表形状如何,大气层中有哪些气体,上面有没有海洋?我对新视野号能发现的一切都充满期待。毕竟我们对冥王星的了解还太少。”

相关推荐
热点推荐

郭德纲不再隐瞒,还原戴志诚娶侯耀文娇妻的真相,果然没那么简单

旅事收集家
2021-04-10 16:32:57

深圳超级地标——大疆总部“天空之城”即将建成,全钢结构科技感十足

设计最前沿
2021-04-10 11:26:03

袁立胖的自然真实,48岁的素颜发黄发福,明星卸下伪装也很普通!

伊凡大叔叔
2021-04-09 20:43:32

广东兄弟祭祖回家,发现自家800平房子被强拆,维权还遭暴力阻挠

老姜说世界
2021-04-10 16:39:59

好友反目,果断抖出焦作姚老师黑历史,姚老师人设要崩塌了吗

萌宝养成
2021-04-10 12:21:05

尹正减肥餐有多火?网友效仿后,有人3天瘦了6斤

钱小刀娱乐
2021-04-09 21:15:16

某楼盘又彻底燃了!深夜排队买房重现,到底怎么回事呢?

独角兽财经
2021-04-10 16:11:11

如何用文字不动声色表达“我太累了”,而且还能让别人秒懂

凡间事
2021-04-10 12:58:59

痞幼榜1没了?猴哥和新网红快乐玩耍,直接定128888酒店起飞

Aggro电竞
2021-04-09 14:50:04

“我父亲离世那天,母亲仍去跳广场舞”,母亲的话让女儿愣住了

旧梦初醒已千年
2021-04-09 22:50:37

张文宏点名批评的早餐,很多家长图方便天天买,伤了孩子还不知道

奶妈奶爸必读
2021-04-07 16:50:53

解放军一声令下 台海上空战机呼啸!一段音频曝光,令人热血沸腾

辣椒新闻
2021-04-10 09:47:42

五大征兆已经出现四个!大洋彼岸正在静待时机,战争或将一触即发

嘤嘤
2021-04-08 20:24:56

重磅!A股晚间突发三大利空,大盘下周或将继续迎来“强震”

娱乐八卦洞
2021-04-10 00:41:05

16年通胀,一群人靠买房实现了财富自由!21年膨胀,该怎么办?

付宇财经
2021-04-09 21:24:43

英国女星一夜爆红,被男友爆料“功夫深”,以至于亲热后双双晕倒

全球每日趣闻
2021-04-09 12:48:09

马云,终究还是逃不出唐僧的命运!

好果胡赛萌
2021-04-10 12:50:08

郭威搬出驻马店房子,是不是就意味着与杜新枝一家划清界限?

明星八卦club
2021-04-10 15:02:24

巴西爸爸花7年把自己改造成半兽人,真·青面獠牙,还要继续整!

英国那些事儿
2021-04-09 04:13:24

历史并不如烟,看看这一张张熟悉又陌生的脸!

一介布衣如是说
2021-04-10 08:32:12
2021-04-10 22:45:08

头条要闻

96岁煎饼奶奶凌晨33万人围观直播 网友:别成"拉面哥"

头条要闻

96岁煎饼奶奶凌晨33万人围观直播 网友:别成"拉面哥"

体育要闻

简单粗暴!利兹2脚射门轰垮英超领头羊

娱乐要闻

林心如穿黑白裙戴千万珠宝 贵气十足

财经要闻

科技要闻

阿里:将降低平台经营门槛和成本

汽车要闻

两款不一样的"S级"领衔 奔驰发布上海车展阵容

态度原创

艺术
本地
手机
旅游
公开课

艺术要闻

王克举写生作品,超迷人的色彩!

本地新闻

致敬理想燃烧与命运突围的日子

手机要闻

苹果推出全新Today at Apple课程:用镜头探索故宫之美

旅游要闻

希腊的香料都散发着神话气息

公开课

为什么我一定要卸载这些app:人生毒药

×