新視野號飛船

新視野號飛船

新視野號飛船也譯作新地平線號飛船。新地平線號,於2006年1月19日在美國佛羅里達州卡納維拉爾角甘迺迪航天中心發射升空,預計2015年7月飛近冥王星探訪,接著對柯伊伯帶天體KBO-KuiperBeltObject)進行歷時五年的探訪,是美國國家航空航天局的一項探測計畫,主要目的是對冥王星、冥衛一等柯伊伯帶天體進行考察。新地平線號將成為人類有史以來最快速的人造飛行物體,它飛越月亮繞地球軌道不用九個小時,到達木星引力區只須13個月時間,新地平線號現在它每小時前進大約3.1萬英里(4.99萬公里),距離地球大約是15.27億英里(24.57億公里)。

基本信息

美國宇航局2015年7月提供的“新視野號”探測器與冥王星及其衛星“會面”的構想圖美國宇航局2015年7月提供的“新視野號”探測器與冥王星及其衛星“會面”的構想圖
新視野號飛船(NewHorizonSpacecraft,也譯作新地平線號飛船)由於冥王星、冥衛一等柯伊伯帶天體離地球很遙遠,即使要發現它們都很困難,因此至今對它們仍不很了解。新視野號飛船遠航開拓太空探測的新前沿,將揭示太陽系深空天體的秘密,有助於了解太陽系的形成和演化。

使命

新地平線號探測器發射將在佛羅里達州卡納維拉爾角甘迺迪航天中心進行。新地平線號探測項目耗資約7億美元。科學家認為,研究冥王星有助於加深對太陽系形成的理解。新地平線號計畫於2015年年中到達冥王星,行程48億公里。其使命還包括研究冥王星的主要衛星冥衛一以及兩個最新發現的冥王星衛星。“新地平線”號探測器之後將進入冥王星外的柯伊伯帶。柯伊伯帶位於太陽系外緣,被認為由太陽系形成早期的剩餘物質組成。由於“新地平線”號的飛行速度很快,而其所攜燃料又不足以供減速和進入環冥王星軌道之用,因此“新地平線”號將在與冥王星及其衛星“親密接觸”後,繼續前行並一去不返。
在它每小時前進大約3.1萬英里(4.99萬公里),距離地球大約是15.27億英里(24.57億公里)現。這項探測任務的主管表示2009年12月29日,新地平線號穿過具有里程碑意義的邊界線,從此它距離冥王星比距離地球更近。新地平線號繼續前進,這艘飛船將成為第一艘飛越冥王星(曾被稱作行星,現在被稱作矮行星或類冥矮行星),並飛往潛伏在太陽系邊緣的柯伊伯帶里的其他天體。

關於冥王星

1846年,法國青年天文學家勒威耶(U.J.J.LeVerrier)由天王星所受的引力攝動推算出未知的第八顆行星,隨後,伽勒(J.G.Galle)在所預報的位置附近找到了它,命名為海王星。這件‘筆尖上的發現’典範激勵了一些人用類似方法推算和尋找第九顆行星。1930年2月18日,美國天文學家湯博(C.Tombaugh)從拍攝的大量星像中終於發現了它,並把它命名為冥王星。實際上,冥王星的質量很小,不足以對天王星和海王星造成原來估計的攝動,因此,冥王星的發現可能是巧合。冥王星在較扁的橢圓軌道上繞太陽公轉,其軌道半長徑為39.545天文單位(1天文單位=1.5億公里),偏心率為0.249。它最近一次過近日點是在1989年9月5日,在此前後期間(即1979年1月21日—1999年3月14日),它離太陽的距離比海王星離太陽還近。從其軌道投影於黃道面的圖上看,冥王星與海王星的軌道是交叉的,因而似有碰撞的疑慮,但實際上,冥王星軌道面對黃道面的傾角為17.14°,它們的軌道就像立交橋的上下道路那樣,其最近距離也有2.6天文單位。冥王星的公轉周期為248年,自轉軸對黃道面傾角為28°,即大致呈“側向自轉”,自轉周期為6.3872日。
1978年6月22日,美國天文學家克里斯蒂(J.Christy)發現,冥王星的像上有個突出部分,經分析認為那是冥王星的衛星,後經查找以前的底片確認,並經觀測證實。可惜,以前冥王星像的突出部分被作為底片污點而忽略了,否則它早就被發現了。這顆衛星稱為冥衛一,同時又以神話中擺渡冥河的船工名字卡戎(Charon)命名。
在冥衛一繞冥王星的軌道運動中,從地球上有時可觀測到冥衛一從冥王星前面經過(稱為冥衛一‘凌’冥王星)或從背後經過(稱為冥王星‘掩’或‘食’冥衛一)。有時它們也‘掩’恆星。這時,通過觀測它們的亮度變化,可以推算它們的大小、質量及表面性質,尤其是哈勃太空望遠鏡,由於它不受地球大氣擾動,因此,可以分辨出冥王星和冥衛一的表面。
冥王星的直徑為2360±50公里,質量僅約為地球質量的千分之二。它的平均密度約2克/厘米3,說明它由冰和岩石物質混合物組成。它既不同於地球這樣岩體的類地行星,也不同於木星那樣的氣體巨行星,而是另類的冰體矮行星(icedwarfplanet)。它的內部有岩石核和水冰幔,表面是氮、一氧化碳、甲烷和水凍的冰殼。外太陽系其他行星的亮、暗區對比不顯著,而冥王星表面的亮區和暗區對比顯著,因此,冥王星上可能還有未發現的物質。它的表面重力只有地球表面重力的6%,表面溫度變化範圍為47~60開。表面的部分冰升華為隨季節變化的稀疏而複雜的大氣,表面氣壓僅為約1帕,主要成分是氮,還有少量甲烷、一氧化碳和某些較重的碳氫化合物。高層大氣中有相當數量的自由氫。
冥衛一在半徑為19636公里的圓軌道上繞冥王星轉動,轉動周期(6.3872日)與冥王星的自轉周期相同,總是同一面朝向冥王星,因而它是冥王星的“同步衛星”。冥衛一的直徑約為1200公里,與冥王星大小相當,這是其他行星-衛星系中所未見的,可謂孿生的“雙行星”。冥衛一的平均密度約2克/厘米3,可能是一個混有岩石物質的冰球。它的表面反照率(0.32)比冥王星的(約0.55)小,表面有水冰,還可能有氨化的水合物。目前還不知道它是否有大氣層。
2005年10月31日,國際天文學聯合會快報宣布:用哈勃太空望遠鏡新發現了冥王星的兩顆小衛星,臨時命名為S/2005P1和S/2005P2,待國際天文學聯合會給予正式命名。加上冥衛一,冥王星的已知衛星已達三顆。
實際上,在2005年5月15日,哈勃太空望遠鏡的高級巡天攝像機(AdvancedCameraforSurveys,ACS)就拍攝到了冥王星和冥衛一旁的兩顆疑似衛星的暗星,它們的亮度約為冥王星的1/5000。三天后的5月18日,ACS再次拍攝到這兩顆與冥王星相伴的星,但它們的位置繞冥王星轉動了。經過圖像數據分析,確定這兩顆星分別在半徑49000公里和64000公里的圓形軌道上繞冥王星轉動,繞轉周期分別為25.5日和38.2日。估計S/2005P1的直徑約為50公里,而S/2005P2略小些。繼續追蹤觀測確認,它們是冥王星的兩顆衛星,而且查找到它們在2002年7月14日底片上也處於相應位置。
確切地說,正如地球和月球都繞它們的公共質心轉動一樣,冥王星、冥衛一、S/2005P1和S/2005P2也繞它們的公共質心轉動,而公共質心在橢圓軌道上繞太陽公轉。此外,仔細搜尋了冥王星可能存在衛星的約200萬公里的“引力範圍”,沒有發現其他潛在的直徑大於28公里的衛星。

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