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新地平线号探测器 飞赴冥王星
（2006年09月22日 13:34）
来源：《太空探索》
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□作者: 尹怀勤
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华盛顿时间1月19日下午2点，美国航宇局向冥王星成功发射了名为“新地平线”号的航天器，以研究这颗迄今尚未被人类探测过的太阳系最遥远的行星。此举乃系深空研究史上的一次重要的探测活动，科学家们希望借助该航天器提供的数据资料能够揭开冥王星的神秘面纱。
与众不同的冥王星
1930年由美国学者汤博根据照相方法发现的冥王星，被排在水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星之后而称为太阳系的第九颗行星。但与其余八大行星相比，它有如下与众不同的特点：
一是轨道奇特。冥王星绕太阳公转轨道是长椭圆形，远日点竟达74亿千米，确是离太阳最远的行星，近日点仅为45亿千米，进入海王星公转轨道之内，且其轨道面与黄道面有17度的倾角，不像其它八大行星的轨道基本处于黄道面内。
二是自转异常。八大行星除水星、金星受太阳引力作用自转缓慢外，其余六星自转周期均在9～25小时之内，而远离太阳的冥王星自转周期却达6.3867天。这是什么原因造成的，至今尚不清楚。
三是个儿最小。八大行星中靠近太阳的4颗属于类地行星，远离太阳的4颗属于类木行星。冥王星按所处位置应属类木行星，但从体积上看当属类地行星，直径仅为2300千米，比月球还要小很多。
四是拥有同步卫星。1978年7月7日，冥王星的卫星卡戎被美国的克里斯蒂发现，其直径约为冥王星的三分之一。最新研究认为这个比值应为二分之一。卡戎在冥王星赤道上空约1.9万千米的圆形轨道上运转，其运行周期与冥王星自转周期相等。在太阳系行星周围已发现的161颗天然卫星中，这是唯一的同步卫星。
由于冥王星处于距太阳45～150亿千米的柯伊伯带，这几年来天文学家在该带中又发现了数颗直径近于冥王星和1颗直径大于冥王星的天体，故而一些学者对其大行星的地位提出了质疑。但是国际天文学联合会考虑到历史原因，现在还是保留着它的大行星宝座。
哈勃望远镜的观测
冥王星距离太阳和地球遥远，绕日1周需要248年，从发现至今走了还不到三分之一圈，加之体积又小，人类对它表面情况的认识主要还是通过环绕地球近地轨道旋转的哈勃空间望远镜获得的。
1994年 6月末至7月初，哈勃望远镜在6.4天即冥王星自转1周的时间里拍摄了十几幅宝贵的照片。这些照片传回地面后拼接起来几乎覆盖了冥王星整个表面。当时，哈勃望远镜距离冥王星48亿千米，虽然看不清星面地貌细节，但能分辨出大约12个或明或暗的主要区域。表面亮区主要由氮冰构成，而暗区则由甲烷冰构成。两者各自内部出现的亮度差异，可能是盆地或天体撞击的陨石坑形成的。这表明冥王星表面是坚硬的固体结构，改变了过去难以断定的状态。
照片图像还显示冥王星像地球一样有极地冰帽以及各种迷人的风景地带，有一条暗色赤道，证明它是圆形的星球，而过去从未看出它有圆盘的形状。冥王星还有一层由氮气和其它气体组成的稀薄大气层，而这一点以前也是不能肯定的。
2005年，美国天文学家利用哈勃望远镜观测冥王星时又发现了它的另外两颗小型卫星。它们约在距离冥王星4.4万千米的轨道上运转，比卡戎的轨道高出1倍还多，大致比冥王星暗5000倍。这一发现证实了我国天文学家戴文赛生前提出的看法和所作的预言。
鉴于以前从地球上发射的航天器都没有光顾过冥王星，哈勃镜提供的信息就显得弥足珍贵。所获得的新认识，支持了一些天文学家坚持的冥王星是一颗行星的论点。
“新地平线”号探测器
作为探测冥王星的首个航天器，“新地平线”号尺寸如一架大钢琴，重量为454千克，外表裹有隔热层。它携带着高分辨率照相机和研究大气层、地表和温度的多种科学仪器。该探测器于2005年12月17日就运到佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地，上架待发。送它升空的是美国航宇局的宇宙神-5运载火箭。发射小组早已对这次腾空飞行进行了两次预演，证明一切情况正常。原定前两天发射，先是因强风天气推迟一天，后是因地面控制中心断电又推迟一天，直到周四才得以升空。“新地平线”号升空43分钟后，成功地与第三级火箭脱离，以5.79万千米的时速沿着预定轨道飞离地球，并经9个小时的飞行就穿越了月球轨道。
“新地平线”号的发射窗口从华盛顿时间的1月17日下午1点24分开始，为期29天。航天专家为使“新地平线”号能在预定的2015年夏天抵达冥王星，给它选择了于2007年接近木星并借助后者引力予以加速的飞行线路。这样，它就应在发射窗口期的前11天发射，最迟也不能超过2月2日。不然的话，就会错过借用木星引力的最佳位置，致使“新地平线”号到达目的地的时间要增加3～5年。如在2月14日情人节那天发射，该探测器抵达冥王星的时间将会延至2020年。航天器中途利用行星引力提升自身速度，此前已经多次使用过。先驱者10号就曾获得过木星引力的加速。“新地平线”号若获木星引力加速成功，那它将成为人类进入太空时代以来速度最快的航天器。
目前的冥王星正在沿着轨道向离太阳越来越远的方向运行，其周围环境与表面温度也越来越低。约在2020年，它的大气层将会凝固并像雪一样降落在星面上。为了能探测其大气情况，“新地平线”号必须在此前就到达冥王星。由于冥王星距离太阳过于遥远，“新地平线”号无法利用太阳电池发电，故而未装太阳能电池板，它依靠所携带的10.9千克钚进行放射性衰变为自身提供能源，其功率仅为200瓦。后者实际上是钚238放射性同位素温差发电器，是航天器使用的核电源中的一种。美国在20世纪70年代发射的海盗号探测器，先驱者10号、11号探测器，旅行者1号、2号探测器上都使用了同位素温差发电器作为电源。
正因为 “新地平线”号探测器的飞行速度很快，而它所带火箭推进剂又不足供其减速以进入环绕冥王星轨道运行之用，故而它将在与冥王星及其3颗卫星就近交会之后，继续向前飞行并一去不再复返。这就像两个先驱者号和两个旅行者号探测几颗类木行星的情况一样。不过，“新地平线”号近距离飞过冥王星的时间相对较长，将长达 5个月。在此期间，它将用照相机拍摄冥王星及其卫星的照片，同时用科学仪器探测冥王星大气层、地表地质和温度情况并收集相关的数据。其获得的数据资料将以无线电信号发回地面，供科学家们分析研究。按照原定计划，“新地平线”号飞掠冥王星之后，将深入柯伊伯带，并进行为期5年的探测。
整个冥王星探测项目共耗资6.5亿美元，是近几年来美国发射的深空探测器中费用较高的工程，也是人类首次对柯伊伯带的某个特定天体进行航天探测。科学家们认为，用航天器就近研究冥王星能够获得其他手段捕捉不到的信息，将极大地深化人类对太阳系形成与演化的认识。
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文章作者:尹怀勤
责任编辑:skylook
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文章评论(1):
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（2007年01月20日 14:23 - 游客）
Well done !
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