新視野號探測器傳回信號確認近距離掠過冥王星

新浪科技訊 北京時間7月14日晚間消息，根據美國宇航局最新消息，NASA新視野號探測器傳回信號確經從冥王星附近飛過，從而實現了人類歷史上首次對這顆曾經的“第九大行星”的探測。

昨日晚間，新視野號開始飛掠冥王星，然而在此期間新視野號全程保持沉默，不會向地球發送數據，因為最接近冥王星的時間很短暫，新視野號必須抓緊時間收集數據。近距離飛掠期間所採集的相關數據與最新圖像於今天上午8:53分左右回傳地球。

為了這一刻，新視野號探測器已經在太空中飛行了漫長的9年多時間，飛行距離超過50億公里。按計劃，新視野號飛船應該是從距離冥王星表面約1.25萬公里的地方飛過，這個距離僅相當於地球與月球之間距離的1/30。

在過去的一周時間裏，新視野號不斷傳回的冥王星最新圖像讓人們首次能夠隱約分辨出這顆太陽系邊緣遙遠星球地表上的一些特徵。比如在冥王星上可以隱約識別出撞擊坑和一個類似心形的明亮區域，另外在前幾日傳回的圖像中似乎還能見到在冥王星靠近赤道的區域上存在一個形狀像是一條鯨魚的暗色區域。

太陽系邊緣載入史冊的飛掠行動

而隨與冥王星之間的距離越來越近，新視野號探測器拍攝的圖像分辨率還將進一步提高。據新視野號探測器項目首席科學家，美國宇航局西南研究所的阿蘭·斯特恩(Alan Stern)博士在接受採訪時所言，盡管在過去幾周時間裏新視野號探測器傳回的冥王星及冥衛圖像質量已經超過了哈勃空間望遠鏡此前獲取的最佳質量圖像，但當探測器從最近距離上飛越冥王星時，其相機獲取的圖像清晰度還將提升100倍以上，我們將目睹分辨率和解析度前所未有的冥王星面。甚至在某些圖像上，其成像質量將能有1萬倍的提升。

不過，盡管新視野號探測器抵達與冥王星之間的最近距離時間是在北京時間的今晚19:49前后，但在此期間探測器並不會向地球回傳任何圖像或其他數據，因為新視野號的飛行速度高達每小時5萬公里，因此其處於接近冥王星的理想觀測位置上的時間很短，它必須全力以赴做好觀測和科學數據的採集工作，並將所採集到的數據存儲到星上存儲器中，在那之后才會開始陸續將數據和圖像回傳地球。

另外，由於在冥王星開展的部分探測項目需要地面信號上傳，具體而言，需要在任務期間從地面向探測器發送無線電信號，以便開展對冥王星大氣層性質與成 分的測量。因此，在北京時間今天(7月14日)下午的16:30~18:30左右，美國宇航局深空網(DSN)調用7台大型天線向冥王星發射信號，這一無 電信號經過4.5小時的漫長飛行抵達新視野號探測器。此時新視野號將恰好位於冥王星背后，於是無線電信號在傳播過程中將擦冥王星邊緣通過，並在此過程 中經過冥王星的大氣層。據此，新視野號探測器將能夠獲得有關冥王星大氣層性質與成分的大量珍貴信息。

美國宇航局新視野號探測器任務控制中心 主管愛麗斯·鮑曼在接受採訪時表示，新視野號探測器在完成與冥王星最近距離交會階段的探測任務后將會調轉高增益天線並開始向地球回傳大約持續15分鐘的信 號。這些信號也將需要經過4.5小時之后才能傳回地球。預計我們將在明天(7月15日)上午9點之前看到第一批傳回的數據，更精確的是在北京時間上午的 8：53左右。

屆時美國宇航局位於西班牙馬德里的深空網測控站將鎖定這些信號併進行接收。根據這些信號與數據，美國宇航局的工程師們將分析判斷新視野號探測器目前的健康狀況以及在其存儲器中目前存儲有多少數據量。

經歷近10年的漫長飛行，新視野號探測器將只是從冥王星附近空間高速通過，而不會進入冥王星軌道。這是因為新視野號是人類有史以來發射的速度最高的探測器，目前新視野號的飛行速度高達每小時5萬公里。而另一方面冥王星的質量又實在太小了——地球表面的引力是1g，而冥王星地表引力是0.067g，因此如果要想讓新視野號進入冥王星軌道則几乎需要讓新視野號完全停下來才行。若想讓新視野號減速到能夠被冥王星引力捕獲的程度，那就几乎需要在新視野號前面安裝一枚宇宙神火箭並反方向點火反衝才行，顯然這是不可能做到的。而如果用新視野號現有的推進系統實現減速，那麼就將需要連續點火制動長達17天！這將需要消耗大量的燃料，可是，新視野號根本就不可能那麼多燃料。

在被重新定義為矮行星之前，冥王星曾經是經典的“太陽系九大行星”之一。此次成功地交會將完成人類探測器對全部這“九大行星”的探測考察工作，即這9顆星球都至少被一顆人類探測器造訪過。此前人類探測器造訪的最后一顆大行星是海王星。1989年，美國宇航局的旅行者2號探測器抵達這裏，對這顆星球進行了考察工作，並在完成探測任務之后繼續朝太陽系外部的深空飛行。

初步科學探測結果

在近日舉行的新聞發布會上，新視野號探測器項目組公佈了一些最初步的冥王星系統科學探測結果，主要有以下幾個要點：

根據新視野探測器獲取的最新圖像測算，大大降低了此前對冥王星直徑數據估算中存在的不確定性。據新視野號探測項目首席科學家阿蘭·斯特恩表示：冥王星的半徑最新測定數據約為1185 +/- 10公里，因此其直徑就是2370 +/- 20 公里。

這一直徑數據意味冥王星要比鬩神星更大，也就意味冥王星是柯伊伯帶已知最大的天體。由於鬩神星沒有大氣層，我們可以借助掩星方法得到非常精確的直徑測量數據：2336 +/- 12公里。

不過，冥王星的直徑比原先的測定數值更大也就意味冥王星的密度更低，也就意味其組成成分中水冰的含量要比原來估算的更高。但到目前為止所有這些結果都還只是非常粗略的，更加精確的結果還需要等待一段時間。但這一初步結果已經讓冥王星和鬩神星之間的密度差異更加擴大(鬩神星的質量要比冥王星大27%左右)，表明兩者的形成歷史存在很大差異。

而冥王星比原先更大的直徑數據也意味它的大氣層要比原先設想的更薄，其大氣的最底層(對流層)的深度也要低於原有估計。大氣科學家們還需要一定的時間才能判斷這一探測結果對於他們手中現有的冥王星大氣模型意味什麼。

在接下來的幾天時間裏，隨更高分辨率圖像的下載，冥王星的直徑數據將被更加精確的測定。同時斯特恩也提到他們利用相同的方法測定了冥衛一卡戎的直徑大小。此前利用掩星方法已經得到了卡戎的直徑數據為602.4 +/- 1.6公里，斯特恩表示，新視野號探測器的結果“證實了這一法”。

新視野號探測器對冥王星地表物質成分的測定結果證實冥王星擁有一個極冠，其主要成分是甲烷和氮形成的冰。人們在此之前便已經猜測冥王星上可能存在極冠，但此次新視野號探測器則是首次清楚地將這一結構與其他區域區分開來並確認其極冠冰蓋的確存在。斯特恩表示：“這些首次獲得的不同區域成分測量數據讓我們得以了解到冥王星的極冠區域的成分與其他暗色區域的成分之間是存在顯著差異性的。”

在抵達最近位置之前的5天，新視野號探測器發現冥王星大氣中有氮離子正在向外逃逸。目睹這一現象本身並不令人感到意外，但在如此早的時間目睹這一現象則有些出乎科學家們的預料。他們原先預計還需要再過24~48小時(即還需要再靠近約100~250萬公里)才能觀察到這一現象。那麼現在得到這樣的結果只有兩種可能性，要麼明冥王星大氣物質的逃逸率要高於科學家們此前的預計，或者就是這種逃逸是基於一種完全不同的機制發生的。

在新聞發布會的最后，斯特恩進一步就這個問題做了闡述，他提到：“(發生這種現象)要麼是逃逸率比較高，要麼就是某種將中性粒子轉換為離子的機制具有很高的效率，再或者就是存在某種機制，能夠使得大量離子加速逃逸。”在木星，科學家們注意到其電離層非常不均勻，在某些區域上硫離子和氧離子的濃度較高。而此次新視野號探測器項目組的科學家們注意到還不能確認在冥王星上是否也存在類似的現象，可能還需要更多時間去揭曉答案。

冥王星系統基本資料：

冥王星(Pluto)為太陽系內已知質量第二大的矮行星(僅次於鬩神星)，直徑約2300公里(相比之下，月球直徑約3470公里)，它也可能是柯伊伯帶中體積最大的天體，由美國天文學家克萊德·湯博(Clyde William Tombaugh)在1930年最先發現。

一般認為冥王星的主要成分是水冰和岩石。其軌道公轉周期約247.68年，近日距29.657AU(天文單位)，遠日距48.871AU。冥王星擁有5顆已知衛星，分別是冥衛一(Charon)、冥衛二(Nix)、冥衛三(Hydra)、冥衛四(Kerberos)以及冥衛五(Styx)。

冥王星原先被認為一顆大行星，與其他8顆大行星一同組成經典的“太陽系九大行星”。但在2006年8月24日在捷克首都布拉格舉行的第26屆國際天文學聯合會會議上，經過激烈爭論，正式規定了大行星的嚴格定義，即大行星必須符合以下三大條件：

1) 圍繞太陽運行；

2) 擁有足夠質量，能夠達到流體靜力學平衡(應接近球形)；

3) 已經清空了軌道周圍區域；

根據以上定義，冥王星被剔除出了大行星的行列並被降格為矮行星。

新視野號探測器基本資料：

新視野號探測器(New Horizons)是美國宇航局“新邊疆計劃”(New Frontiers program)旗下項目，由美國宇航局西南研究所及約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室(APL)共同研製。西南研究所的阿蘭·斯特恩博士擔任項目的首席科學家。

新視野號探測器於2006年格林尼治標準時1月19日19:00(北京時間1月20日凌晨3:00)使用一枚“宇宙神”V-551火箭從美國卡納維拉爾角航天中心發射升空，目的旨在實現人類首次對冥王星以及柯伊伯帶天體的探測任務，截止目前這艘飛船已經在太空中飛行超過9年零5個月的時間。

具體而言，新視野號探測器的任務目標包括以下幾點：

1) 確定冥王星及冥衛一“卡戎”的地表物質成分；

2) 探測冥王星及冥衛一的地質及地形情況；

3) 探測冥王星的中性大氣並測量其大氣散逸率；

4) 搜尋冥衛一周圍可能存在的大氣層；

5) 測量冥王星及冥衛一的地表溫度；

6) 搜尋冥王星周圍可能存在的光環系統和其他未發現的衛星；

7) 在完成對冥王星的探測任務之后，繼續飛往另一顆柯伊伯帶天體並開展類似的觀測工作；

為實現這些探測目標，新視野號探測器搭載了相應的科學載荷，主要包括7台探測設備，分為3台光學探測設備，2台等離子探測設備，一台塵埃探測設備以及一台無線電探測設備，具體如下：

1) 遠距勘測相機(Long Range Reconnaissance Imager , LORRI)

遠距勘測相機的主要設計目標是實現可見光波段在遠距離上的高分辨率成像。該設備包含一台高分辨率1024*1024單色CCD以及208.3 mm光圈，設備整體重量約8.6公斤。

2) 冥王星太陽風探測器(Solar Wind At Pluto ,SWAP)

這是一台環形的靜電和電勢分析器，其可以對能級最高達到6.5 keV的帶電粒子進行分析。

3) 冥王星高能粒子譜儀(Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation ，PEPSSI)

這是一台離子與電子探測器，與SWAP一同構成了新視野號探測器上的“等離子與高能粒子譜儀設備包”(PAM)。但不同於SWAP，這台設備可以對能級高達1 MeV的粒子進行分析。

4) Alice

這是一台紫外波段成像譜儀，工作在50~180nm的極紫外成像波段，其目標是獲得冥王星大氣的成分信息。

5) 拉爾夫望遠鏡(Ralph telescope)

這是一台口徑6厘米的望遠鏡，它與Alice設備一同構成新視野號探測器上搭載的“冥王星探測遙感設備包”(PERSI)。Ralph擁有兩個通道，分別是一台可見光波段CCD成像儀(MVIC)以及一台近紅外波段成像光譜儀(LEISA)

6) 學生塵埃計數器(Student Dust Counter ，SDC)

這是新視野號探測器上的一大亮點——正如其名字顯示的那樣，這台設備是由美國科羅拉多大學波爾多分校的學生們設計研製的，它將開展連續的塵埃環境測量工作。其主體是一塊460 mm × 300 mm的探測板，安裝在探測器前進的方向上。

7)無線電科學實驗設備(Radio Science Experiment ，REX)

這台設備將使用超穩晶體振蕩器以及一些其他的電子輔助設備，在通訊波段開展無線電科學調查。(晨風)