如何给90亿公里外的航天器导航？

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编译：王启儒

校对：牧夫天文校对组

后期：胡永葳

责任编辑：王启儒

薇拉·鲁宾天文台（VRO）远景

Credit：Universe Today

薇拉·鲁宾天文台（VRO），这个足有32亿像素能力的巨型望远镜（天文利器，“怪物”）在2025年1月已正式投入使用，其任务是开展一项为期十年的巡天调查，记录不断变化的夜空。作为这一宇宙“时间延时”视野的一部分，柯伊伯带中的遥远天体将是其最值得观测的目标之一。

由加拿大赫兹伯格天文学与天体物理学研究中心的JJ·卡维莱亚尔斯领导的一个行星科学家团队提议，利用VRO对新视野号探测器飞行轨迹沿线的天体进行深度巡天观测。目前，新视野号距离地球约61个天文单位（91亿公里），正处在柯伊伯带中。如果上述项目立项，将耗费VRO 30小时的观测时间（分六次、每次5小时），在一年的时间内完成。观测将于2026年开始，预计确定约700个柯伊伯带天体（KBO）的轨道。

新视野号航天器艺术概念图

Credit: Space News

该团队的提议引用了卡维莱亚尔斯的同事韦斯利·弗雷泽在柯伊伯带中发现天体的先前成果。2024年，弗雷泽及其团队报告了239个海王星外天体的探测结果。他们的工作是新视野号探测器对遥远小天体巡天调查的一部分，所用设备是昴星团望远镜上的超大视场拼接成像仪。弗雷泽团队发现，在距离太阳超过70个天文单位的地方存在大量非常暗淡的天体。随着这些天体被逐步确认，这一扩大的天体数量解释了掩星现象发生频次和尘埃计数器读数与理论不符的原因。

利用VRO进行的深度巡天有望给新视野号提供“目标天体”。卡维莱亚尔斯指出，近距离飞越的天体可能较为罕见：“至少，我们将获得一批可观的天体样本，供新视野号在更远的距离上进行观测。”

Arrokoth，新视野号即将飞越的柯伊伯带小行星

Credit：Universe Today

要是VRO能借此机会发现另一个像阿罗科斯这样的接触双星，情况将变得非常酷。（新视野号在2019年飞掠了阿罗科斯）在深度巡天发现的约700个天体中，许多将是双星或接触双星。大多数可能不够近，无法让探测器进行飞越，甚至无法进行远距离观测。然而，它们的发现足以告诉行星科学家，柯伊伯带的天体数量比当前外太阳系天体模型所暗示的更加丰富。

薇拉·鲁宾天文台的LSST巡天项目是该天文台的主要任务，任务流程是使用安装在8.36米西蒙尼巡天望远镜上的天文相机（LSSTCam）拍摄一系列30秒曝光的、9.6平方度视场图像，同时加装不同类型的滤镜，以获取完整的细节和对夜空的“深度观察”。它将在智利的一座山顶上以这种深度巡天的节奏重复进行十年，以完成这部天文史上的旷世之作。

基于上述能力，30小时的观测时间应该足以确定柯伊伯带中大量天体的位置和轨道，这对新视野号提供非常大的导航支撑。“一个非常令人兴奋的可能性是，我们将利用鲁宾天文台进行非常深入的搜索，这将确认弗雷泽报告的天体种群，并表征其轨道分布，”卡维莱亚尔斯说。“然后，利用这些更详细的信息，我们可以设计一个更优质的“路线”，供其他航天器采用。”

——The End——

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