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新视野号携带众多科学仪器接近冥王星抄近道

2019-08-15 17:40:08来源:励志吧0次阅读

  如果没有意外,北京时间7月15日上午地球已经收到 新视野 号探测器从冥王星上空发回的平安信。在历经9年的飞行后, 新视野 号于北京时间7月14日19:49抵达冥王星上空12500公里处。这是人类与它迄今最亲密的接触, 新视野 号将发回精度高达每像素50米的图片,人类将有机会仔细端详这颗 经典太阳系 中最遥远行星。

  新视野 号携带的科学仪器示意图。

  巧! 抄近道 的机会百年一遇

  9年的等待堪称漫长。但在科学家看来,这几乎是近百年来最快抵达冥王星的机会。由于冥王星的轨道为椭圆形,与太阳的最近距离和最远距离相差甚大,科学家认为 新视野 号2006年发射升空,才能 抄近道 快速抵达。 冥王星每248年绕太阳一周,一旦错过这一发射窗口,如此快速抵达冥王星的机会只能等待百年之后了。 国家天文台副研究员郑永春说。

  在 新视野 号发射之前,人类对冥王星的观测历史不到80年,仅为冥王星轨道周期的三分之一。 新视野 号能根据人类给出的轨道数据准确抵达目的地吗?国家天文台月球与深空探测研究部研究员平劲松表示,科学家根据太阳系行星的 次照相观测就能基本确认其轨道,哈勃望远镜对冥王星的后续观察进一步提高了定轨精度。在飞行过程中,科学家根据飞行器反馈的信息对探测器的轨道进行机动调整。 7月1 日, 新视野 号的轨道进行了飞掠前的最后一次微调,以便以更好的姿态观察冥王星。 平劲松说。

  牛!200W功率驱动太空飞行器

  冥王星与太阳的平均距离为59亿公里,它接收的太阳辐射只有地球表面接收太阳辐射的千分之一。这意味着,安装在过去那些探测器上的太阳能电池板不再适用,改由核动力发电机为 新视野 号提供能源。

  为了在漫长的旅程中保持 体力 , 新视野 号的设计总功率只有200W。这些在地球上仅够点亮几个不太亮的灯泡的能量,要帮助 新视野 号完成变轨和姿态调整,还要为飞行器携带的仪器提供能源。

  这使它的行动有了种种限制。比如, 新视野 号既能拍照,也能向地球传输数据。但在飞掠期间 新视野 号无法 一心二用 ,拍摄的图片只能在飞掠结束后传回地球。

  有限的能量供给也限制了数据向地球回传的速度。平劲松解释说,传输数据的带宽越大,需要的能量越多。 无线信号随着距离快速衰减,每秒1.68kb的传输速度是考虑到飞行器能量供给以及地面接收机解码能力的传输上限。 平劲松说,飞掠期间获得的数据要16个月才能完全传回地球,后续的数据处理时间会更长。

  远征冥王星的旅程如此漫长艰辛, 新视野 号与冥王星的接触为何不能更亲密些? 让 新视野 号距离冥王星更近、甚至与这颗矮行星撞击,在技术上完全可行。 平劲松说,减速进入冥王星轨道和挣脱冥王星引力都要消耗大量能量。而结束对冥王星的考察后, 新视野 号还要飞向更遥远的柯伊伯带天体,这样的举动显然不合适。

  盼!管窥太阳系往昔

  在地球人眼中,冥王星是一颗神秘的天体。曾经,它是太阳系九大行星中最遥远的一颗;如今,它被认为是在柯伊伯带中发现的第一颗天体。它是如何形成的?它冰封的表面下是否有海洋?它与它的五颗卫星有着什么样的力学互动? 新视野 号携带了紫外线成像光谱仪、太阳风分析仪、高能粒子频谱仪等七种仪器,试图对冥王星地形、表面成分、大气、质量等进行更加准确的测量。

  冥王星是柯伊伯带的重要一员,对它的观测结果有助于深入了解柯伊伯带。 南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇说。柯伊伯带占据着海王星轨道之外、距离太阳 0 50天文单位的空间。目前估计柯伊伯带内尺寸在100公里以上的天体有数十万颗,但人类对它们知之甚少。周礼勇举例说,这些天体的大小仅仅是一个估算。 柯伊伯带天体太小,距离又太远,在望远镜里都是一个小小的点,它的大小只能用亮度和反照率来估算。 周礼勇说。

  反照率是表示天体反射本领的物理量,目前假设所有柯伊伯带具有相同的反照率值,实际情况很有可能不是如此。对冥王星以及其他柯伊伯带天体的探测,可以核实对反照率的理解和估算是否准确,进而改进对柯伊伯带天体亮度、大小以及数量的认识。 这是一个环环相扣的过程,在冥王星的微小发现可能会大大拓展对柯伊伯带的理解。 周礼勇说。

  冥王星作为矮行星,也就是没有长大的侏儒行星,是链接小行星和行星的中间环节。新视野号的这次探测有助于加深对行星形成过程的理解。 郑永春说,柯伊伯带天体被认为是太阳系形成过程中尚未来得及成长为行星的残骸,记录着太阳系最初形成时的历史,探索冥王星某种意义上也是在窥探太阳系的起源。

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