美国“新视野”号探测器成功飞越太阳系边缘“天涯海角”

Alan Stern and Alice Bowman 图片版权 NASA HQ
Image caption 约翰霍普金斯大学应用物理实验室的控制人员用热烈的掌声和欢呼庆祝飞越成功。

美国航空航天局(NASA)“新视野”号(New Horizons)探测器周二(1月1日)飞越一个昵称为“天涯海角”(Ultima Thule)的太阳系边缘天体。目前,探测器已与地球取得联系,确认其飞越成功。

“天涯海角”位于太阳系边缘,距离地球65亿公里。这是迄今为止人类对太阳系天体探测距离最远的一次。

“新视野”号探测器在飞越期间,捕获了数GB的照片和数据,在未来数月内,它将把数据逐步回传。

“新视野”号探测器发射的无线电信号,被美国航空航天局在西班牙马德里的一个巨型天线接收。

由于“天涯海角”和地球距离遥远,信号需要6小时8分钟才能传回地球。

图片版权 NASA/JHU-APL/SWRI
Image caption 2018年12月31日拍摄的“天涯海角”

约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)应用物理实验室的控制人员用热烈的掌声和欢呼庆祝飞越成功。

“我们有一个健康的飞船,”任务执行总监艾利斯·鲍曼(Alice Bowman)说。“我们刚刚完成了最远的飞越。”

“新视野”号探测器传回的第一条无线电信息是有关飞船状态的工程信息,包括探测器按照指令执行了观测,以及探测器的内置储存卡已满。

当地时间周二晚些时候,一些选定的图像将会开始回传。

“天涯海角”宽约30公里,“新视野”号探测器在其表面3500公里的高度擦过。当收到报告后,控制人员得以了解“新视野”号的具体表现。

“新视野”号探测器以每秒14公里的速度运行,即使是米粒大小的颗粒也会击碎飞船内部构件。如果一切顺利,“新视野”号将开始传输储存的字节数据,首批近距离图像将于周三发布。

图片版权 NASA
Image caption “新视野”号探测器发射的无线电信号,被NASA在马德里的一个巨型天线接收。

“天涯海角”位于柯伊伯带(Kuiper belt)。柯伊伯带是一串由冰冻物质组成的盘状区域,它环绕太阳运行的距离比第八大行星海王星要远20多亿公里,也比“新视野”号在2015年造访的矮行星冥王星还要远出15亿公里。

据估计,像“天涯海角”这样的柯伊伯带成员有成千上万个,它们长期处于严寒状态,因此为46亿年前太阳系如何形成提供了线索。

“新视野”号自去年8月以来,就开始练习对“天涯海角”远程拍照,但只有在近距离擦过前夕,才会正式储存“天涯海角”的照片。

科学家约翰·斯宾塞(John Spencer)展示了周日从190万公里外拍摄的一张照片。它是当时对“天涯海角”最佳的的画面。

“它是一个色斑,只有几个像素宽,”他说。“但你可以从那个斑点看出,它是一个拉长的斑点,它不是圆的。所以我们已经看到这个东西有着有趣的形状。”

当近距离拍摄的照片被传回时,它们应该达到每像素33米左右的最佳分辨率——足以追踪“天涯海角”表面的具体特征。

为何“新视野”号要造访“天涯海角”?

美国航空航天局一直想要探索冥王星以外可以到达的天体。

值得注意的是,“天涯海角”是四年前才被哈勃太空望远镜发现的。

它最初被编号为(486958) 2014 MU69。在一次公众咨询之后,它被赋予了一个更吸引人的绰号“Ultima Thule”(天涯海角)。

这是一个拉丁短语,意思是“一个超越已知世界的地方”。

就像很多柯伊伯带类似大小的天体一样,它很可能是由大量的冰、尘埃和一些更大的岩石碎片组成的,这些碎片在太阳系形成初期聚集在一起。

理论表明,这样的天体将呈现长条或叶状,类似土豆或花生。斯宾塞博士的最新图像似乎支持了这一点,但时间会最终证明。

远距离望远镜观测表明,“天涯海角”的表面非常晦暗,有一点红色。这种黑暗(它只反射10%的表面光)很可能是被宇宙射线和X射线等高能辐射“燃烧”数十亿年的后果。

“新视野”号将研究“天涯海角”的形状、旋转、质地、成分和环境。

科学家们想知道这项遥远的星球是如何组成的。一种观点认为,它们是由大量卵石大小的颗粒堆积而成。

我们能从这次飞行中得到什么?

别眨眼,你会错过的。正如我们看到的,此次飞越不同于冥王星那次。飞掠冥王星时,图像持续变得清晰。但“天涯海角”将一闪而过,最好的照片需要在非常狭小的窗口获得。

探测器与“天涯海角”之间的距离将大大缩小(此前,“新视野”号距离冥王星12500公里,但此次,将从表面3500公里飞过),这意味着最终可能观测到更精细的表面细节,但这一切都取决于精确的定位。

此外,别忘了,由于“新视野”号必须旋转以调整其仪器对准目标,它无法在收集数据的同时将天线对准地球。

因此,控制人员必须等到新年第一天的晚些时候,才能让探测器“打电话回家”更新状态,并开始传输精选图片。

在近距离擦过4小时后,一条名为“嗨,我很健康,我拿到了宝贵的数据宝藏”的信息将在格林尼治时间05:33发送。

这次飞越到底有多大的挑战?

从某些方面来看,这次飞跃比“新视野”号飞越冥王星还要困难。

首先,取景器中的物体几乎小了一百倍。

“新视野号”必须准确定位,否则它可能只会传回空白的照片。

接下来的问题是,在距离地球66.2亿公里(41.1亿英里)的地方做任何事情,无线电信号需要6小时8分钟才能传回地球。

更重要的是,遥远的距离加上探测器的15瓦发射机,意味着数据传输非常缓慢——大约每秒1000位(1kb = 8000 bits)。

在周二(1月1日)晚些时候,第一批选定的图像将被下载。直到今年2月,地球或许才能接收到第一张分辨率较高的照片。到2020年9月,飞行的所有数据才会被提取完毕。

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