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新地平線號探測器 飛赴冥王星
（2006年09月22日 13:34:06）
來源︰《太空探索》
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□作者: 尹懷勤
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華盛頓時間1月19日下午2點，美國航宇局向冥王星成功發射了名為“新地平線”號的航天器，以研究這顆迄今尚未被人類探測過的太陽系最遙遠的行星。此舉乃系深空研究史上的一次重要的探測活動，科學家們希望借助該航天器提供的數據資料能夠揭開冥王星的神秘面紗。
與眾不同的冥王星
1930年由美國學者湯博根據照相方法發現的冥王星，被排在水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星之後而稱為太陽系的第九顆行星。但與其余八大行星相比，它有如下與眾不同的特點︰
一是軌道奇特。冥王星繞太陽公轉軌道是長橢圓形，遠日點竟達74億千米，確是離太陽最遠的行星，近日點僅為45億千米，進入海王星公轉軌道之內，且其軌道面與黃道面有17度的傾角，不像其它八大行星的軌道基本處于黃道面內。
二是自轉異常。八大行星除水星、金星受太陽引力作用自轉緩慢外，其余六星自轉周期均在9∼25小時之內，而遠離太陽的冥王星自轉周期卻達6.3867天。這是什麼原因造成的，至今尚不清楚。
三是個兒最小。八大行星中靠近太陽的4顆屬于類地行星，遠離太陽的4顆屬于類木行星。冥王星按所處位置應屬類木行星，但從體積上看當屬類地行星，直徑僅為2300千米，比月球還要小很多。
四是擁有同步衛星。1978年7月7日，冥王星的衛星卡戎被美國的克里斯蒂發現，其直徑約為冥王星的三分之一。最新研究認為這個比值應為二分之一。卡戎在冥王星赤道上空約1.9萬千米的圓形軌道上運轉，其運行周期與冥王星自轉周期相等。在太陽系行星周圍已發現的161顆天然衛星中，這是唯一的同步衛星。
由于冥王星處于距太陽45∼150億千米的柯伊伯帶，這幾年來天文學家在該帶中又發現了數顆直徑近于冥王星和1顆直徑大于冥王星的天體，故而一些學者對其大行星的地位提出了質疑。但是國際天文學聯合會考慮到歷史原因，現在還是保留著它的大行星寶座。
哈勃望遠鏡的觀測
冥王星距離太陽和地球遙遠，繞日1周需要248年，從發現至今走了還不到三分之一圈，加之體積又小，人類對它表面情況的認識主要還是通過環繞地球近地軌道旋轉的哈勃空間望遠鏡獲得的。
1994年 6月末至7月初，哈勃望遠鏡在6.4天即冥王星自轉1周的時間里拍攝了十幾幅寶貴的照片。這些照片傳回地面後拼接起來幾乎覆蓋了冥王星整個表面。當時，哈勃望遠鏡距離冥王星48億千米，雖然看不清星面地貌細節，但能分辨出大約12個或明或暗的主要區域。表面亮區主要由氮冰構成，而暗區則由甲烷冰構成。兩者各自內部出現的亮度差異，可能是盆地或天體撞擊的隕石坑形成的。這表明冥王星表面是堅硬的固體結構，改變了過去難以斷定的狀態。
照片圖像還顯示冥王星像地球一樣有極地冰帽以及各種迷人的風景地帶，有一條暗色赤道，證明它是圓形的星球，而過去從未看出它有圓盤的形狀。冥王星還有一層由氮氣和其它氣體組成的稀薄大氣層，而這一點以前也是不能肯定的。
2005年，美國天文學家利用哈勃望遠鏡觀測冥王星時又發現了它的另外兩顆小型衛星。它們約在距離冥王星4.4萬千米的軌道上運轉，比卡戎的軌道高出1倍還多，大致比冥王星暗5000倍。這一發現證實了我國天文學家戴文賽生前提出的看法和所作的預言。
鑒于以前從地球上發射的航天器都沒有光顧過冥王星，哈勃鏡提供的信息就顯得彌足珍貴。所獲得的新認識，支持了一些天文學家堅持的冥王星是一顆行星的論點。
“新地平線”號探測器
作為探測冥王星的首個航天器，“新地平線”號尺寸如一架大鋼琴，重量為454千克，外表裹有隔熱層。它攜帶著高分辨率照相機和研究大氣層、地表和溫度的多種科學儀器。該探測器于2005年12月17日就運到佛羅里達州的卡納維拉爾角空軍基地，上架待發。送它升空的是美國航宇局的宇宙神-5運載火箭。發射小組早已對這次騰空飛行進行了兩次預演，證明一切情況正常。原定前兩天發射，先是因強風天氣推遲一天，後是因地面控制中心斷電又推遲一天，直到周四才得以升空。“新地平線”號升空43分鐘後，成功地與第三級火箭脫離，以5.79萬千米的時速沿著預定軌道飛離地球，並經9個小時的飛行就穿越了月球軌道。
“新地平線”號的發射窗口從華盛頓時間的1月17日下午1點24分開始，為期29天。航天專家為使“新地平線”號能在預定的2015年夏天抵達冥王星，給它選擇了于2007年接近木星並借助後者引力予以加速的飛行線路。這樣，它就應在發射窗口期的前11天發射，最遲也不能超過2月2日。不然的話，就會錯過借用木星引力的最佳位置，致使“新地平線”號到達目的地的時間要增加3∼5年。如在2月14日情人節那天發射，該探測器抵達冥王星的時間將會延至2020年。航天器中途利用行星引力提升自身速度，此前已經多次使用過。先驅者10號就曾獲得過木星引力的加速。“新地平線”號若獲木星引力加速成功，那它將成為人類進入太空時代以來速度最快的航天器。
目前的冥王星正在沿著軌道向離太陽越來越遠的方向運行，其周圍環境與表面溫度也越來越低。約在2020年，它的大氣層將會凝固並像雪一樣降落在星面上。為了能探測其大氣情況，“新地平線”號必須在此前就到達冥王星。由于冥王星距離太陽過于遙遠，“新地平線”號無法利用太陽電池發電，故而未裝太陽能電池板，它依靠所攜帶的10.9千克鐶進行放射性衰變為自身提供能源，其功率僅為200瓦。後者實際上是鐶238放射性同位素溫差發電器，是航天器使用的核電源中的一種。美國在20世紀70年代發射的海盜號探測器，先驅者10號、11號探測器，旅行者1號、2號探測器上都使用了同位素溫差發電器作為電源。
正因為 “新地平線”號探測器的飛行速度很快，而它所帶火箭推進劑又不足供其減速以進入環繞冥王星軌道運行之用，故而它將在與冥王星及其3顆衛星就近交會之後，繼續向前飛行並一去不再復返。這就像兩個先驅者號和兩個旅行者號探測幾顆類木行星的情況一樣。不過，“新地平線”號近距離飛過冥王星的時間相對較長，將長達 5個月。在此期間，它將用照相機拍攝冥王星及其衛星的照片，同時用科學儀器探測冥王星大氣層、地表地質和溫度情況並收集相關的數據。其獲得的數據資料將以無線電信號發回地面，供科學家們分析研究。按照原定計劃，“新地平線”號飛掠冥王星之後，將深入柯伊伯帶，並進行為期5年的探測。
整個冥王星探測項目共耗資6.5億美元，是近幾年來美國發射的深空探測器中費用較高的工程，也是人類首次對柯伊伯帶的某個特定天體進行航天探測。科學家們認為，用航天器就近研究冥王星能夠獲得其他手段捕捉不到的信息，將極大地深化人類對太陽系形成與演化的認識。
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文章作者:尹懷勤
責任編輯:skylook
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文章評論(1):
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（2007年01月20日 14:23:05 - 游客）
Well done !
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