新視野號探測器成功飛掠了“天涯海角”,開始數(shù)據(jù)傳輸
就在剛剛,北京時(shí)間13點(diǎn)33分,新視野號探測器已經(jīng)飛掠了“天涯海角”,數(shù)據(jù)傳輸將隨后開始,明天就應(yīng)該可以看到拍攝的圖像。
位于美國馬里蘭州約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(APL)的地面控制中心在1日上午給64億公里之外的“新視野號”探測器發(fā)送了最后一批指令,這艘飛船隨即在北京時(shí)間今天下午13:33左右對一顆名為“天涯海角”(Ultima Thule)的柯伊伯帶小天體進(jìn)行飛掠探測。
這是人類探測器飛掠的最遙遠(yuǎn)天體。
真是新視野號飛船在抵達(dá)目標(biāo)之前傳回的最后一批圖像,可以大致看出“天涯海角”星似乎并非圓球形
這顆小天體不但很小,其距離更是從它的命名上就可見一斑,極為遙遠(yuǎn),即便目前我們用最好的觀測設(shè)備也無法觀測它的很多基本參數(shù)。我們大概估測其直徑在30公里左右。
此次上傳的最后一組指令中包括一段僅2秒的時(shí)間值修正,目的是確?!靶乱曇疤枴泵鞔_地知曉何時(shí),在何地該打開并對準(zhǔn)其相機(jī)設(shè)備進(jìn)行拍攝。
要知道,當(dāng)今天下午“新視野號”探測器飛越“天涯海角”星時(shí),其速度將高達(dá)每秒14公里,可謂驚心動(dòng)魄。
新視野號探測器項(xiàng)目任務(wù)控制主管愛麗絲·鮑曼(Alice Bowman)表示:“目前探測器健康狀態(tài)良好,大家都非常興奮!”
2006年從地球出發(fā),2019年元旦抵達(dá),新視野號飛行了幾乎13年之久
按照計(jì)劃,“新視野號”飛掠“天涯海角”時(shí),距離這顆小天體的表面大約3500公里,距離最近時(shí)應(yīng)該是在格林尼治時(shí)間今天05:33,即北京時(shí)間13:33。
按照程序設(shè)定,“新視野號”應(yīng)該會在最關(guān)鍵的幾個(gè)小時(shí)里獲取大量圖像和其他探測數(shù)據(jù),總數(shù)據(jù)量可以達(dá)到幾個(gè)G。
柯伊伯帶是一個(gè)位于太陽系海王星軌道外側(cè)的冰凍小天體帶,而“天涯海角”星就是其中一顆這樣的小天體,其距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“新視野號”在2015年訪問過的冥王星。
在飛越冥王星之后,“新視野號”探測器又繼續(xù)飛行了3年多了!
科學(xué)家們認(rèn)為,在柯伊伯帶,除了“天涯海角”星之外,還存在著至少數(shù)以十萬計(jì)的類似小天體,這些小天體自從誕生以來就一直安安靜靜運(yùn)行在太陽系邊緣的幽暗之中,幾乎沒有大的變化,因此它們就像是太陽系里冰凍的“時(shí)間膠囊”,將幫助我們一窺46億年前太陽系初生時(shí)的模樣。
項(xiàng)目首席科學(xué)家阿蘭·斯特恩這兩天肯定很忙。這是他發(fā)的一條推特:說最后一次導(dǎo)航會議結(jié)束,已經(jīng)鎖定目標(biāo)
用“新視野號”項(xiàng)目科學(xué)家海爾·韋弗(Hal Weaver)的話說,這顆小小的冰凍天體將成為人類探測器造訪過的最原始的星球,它是太陽系的化石。
事實(shí)上,“新視野號”早已開始工作。它的相機(jī)已經(jīng)拍攝很多“天涯海角”星的圖像。當(dāng)然,由于距離尚遠(yuǎn),這些圖像中的“天涯海角星”大多只是呈現(xiàn)為一個(gè)小亮點(diǎn)而已,但這些信息對于項(xiàng)目組修正導(dǎo)航模型,幫助引導(dǎo)飛船準(zhǔn)確飛抵目的地卻格外有價(jià)值。
并且,在此過程中也并非完全沒有科學(xué)收獲,僅舉一例:項(xiàng)目組注意到,隨著“天涯海角星”自轉(zhuǎn),其表面反射的光線亮度變化幅度要遠(yuǎn)小于預(yù)期。
科學(xué)家們認(rèn)為這顆小天體并非圓球形,那么按照常理,隨著其自轉(zhuǎn),其反光面大小會變化,亮度應(yīng)出現(xiàn)較大幅度改變,但實(shí)際上,變化并不太明顯。
對此,科學(xué)家們提出了幾種解釋:一種認(rèn)為這可能就是觀察視角的問題;另一種解釋則認(rèn)為“天涯海角星”可能并非單一一個(gè)天體,而是兩個(gè)甚至更多個(gè)小天體相互繞轉(zhuǎn)的多天體系統(tǒng)組合體。答案究竟是什么?今天下午就將揭曉。
為何選擇“天涯海角星”?
美國宇航局決定探測一顆比冥王星更加遙遠(yuǎn)的天體的做法是符合邏輯的。但有一點(diǎn)是令人印象深刻的:這顆小天體首次被人類發(fā)現(xiàn)只是在4年前而已,當(dāng)時(shí)科學(xué)家們正在使用哈勃望遠(yuǎn)鏡搜尋適合作為“新視野號”下一個(gè)探測目標(biāo)的遙遠(yuǎn)天體。
這顆小天體最初的編號是(486958) 2014 MU69,而在經(jīng)過公眾意見征集之后,這顆小天體得到了一個(gè)非正式名稱“天涯海角”(Ultima Thule)。這是拉丁文,意思是“已知世界之外的地方”。
“天涯海角”到底是什么外觀?或許這些模型都有可能,但或許也都不對,但答案即將揭曉
和許多類似大小的柯伊伯帶天體一樣,科學(xué)家們認(rèn)為這顆小天體的主要成分應(yīng)該是水冰,塵埃和少量巖石,它們在太陽系形成初期就已經(jīng)在那里,延續(xù)至今。相關(guān)理論認(rèn)為,這類天體的外觀很多會呈現(xiàn)長條狀或者兩瓣?duì)睿拖褚活w土豆或花生。
使用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的觀測顯示這顆小天體的表面非常黑,還略略帶有紅色??茖W(xué)家們認(rèn)為,這樣的黑色(反射率低于10%)可能源于數(shù)十億年來強(qiáng)烈的宇宙射線輻射。
但不管如何,我們對這顆遙遠(yuǎn)的小天體目前還是知之甚少。而新視野號的飛越將首次準(zhǔn)確測定其外觀,自轉(zhuǎn),組成成分和地表環(huán)境特征。
此次飛掠,哪些值得期待?
不要眨眼!所有事情都將在千鈞一發(fā)之間發(fā)生!和2015年7月飛掠冥王星時(shí)不同,這一次不會有逐漸接近,畫面逐漸清晰的系列照片?!疤煅暮=恰碧×耍凇靶乱曇疤枴迸臄z的圖像中,它將一直是一個(gè)亮點(diǎn)而已,直到最后幾小時(shí)內(nèi),突然變成一個(gè)真正切切的外星世界。
不過,相比2015年飛越冥王星時(shí),“新視野號”飛船與冥王星地表之間的最近距離大約1.25萬公里,而此次飛掠,“新視野號”與“天涯海角星”之間的最近距離將只有3500公里左右,這就意味著最終我們拍攝到的圖像分辨率將非常高。測算顯示,這顆星球地表上直徑超過33米的物體理論上都將可以被拍攝到。
由于“新視野號”必須轉(zhuǎn)動(dòng)自身以將相機(jī)對準(zhǔn)拍攝對象,它在飛掠并采集數(shù)據(jù)的同時(shí)做不到將天線同時(shí)對準(zhǔn)地球。這一點(diǎn)在2015年飛掠冥王星時(shí)也是一樣的情況。
因此,在采集數(shù)據(jù)的同時(shí),太陽系邊緣黑暗中飛行的“新視野號”對于地球來說是沉默的。地球上的控制人員們必須耐心等待,在它采集完數(shù)據(jù)之后調(diào)轉(zhuǎn)天線,開始回傳存儲的數(shù)據(jù)。
按照程序,格林尼治時(shí)間1月1日15:28,即北京時(shí)間23:28,新視野號的回傳數(shù)據(jù)將陸續(xù)開始抵達(dá)地球。
此次飛掠的難度如何?
從某種程度上說,這次飛掠的難度要超過2015年對冥王星的那次飛掠。
首先,這顆天體要比冥王星小幾百倍,因此為何獲取更好的圖像,探測器必須飛的更近,而相機(jī)的指向也必須非常精準(zhǔn),因?yàn)槟繕?biāo)很小,如果指向偏差,發(fā)回的圖像就有可能是空白的,什么都沒拍到。
2015年7月,新視野號探測器飛掠冥王星
這的確是項(xiàng)目組團(tuán)隊(duì)非常擔(dān)憂的問題。因?yàn)椤疤煅暮=恰笔窃?年前才被首次發(fā)現(xiàn)的,因此它的位置和在夜空中運(yùn)動(dòng)的軌跡測算精度遠(yuǎn)不如冥王星那么詳細(xì)精準(zhǔn)。
另外請記住,所有這些動(dòng)作都是在距離地球64億公里之外的深空之中發(fā)生的,在這樣的距離上,從地球上發(fā)出的指令以光速傳播,將需要6小時(shí)8分鐘才能抵達(dá)新視野號,而反過來,新視野號上的數(shù)據(jù)回傳,在發(fā)出后,也要這么久,地球上的天線才能開始接收到,而且傳輸?shù)乃俾蕦⒎浅5汀?—;大約每秒1000比特,還不到1kb。
在這樣的龜速下,按照估算,要把此次飛掠過程中采集的數(shù)據(jù)全部傳輸完成,將要等到2020年9月份—;—;真是夠久的!
新視野號是什么樣的探測器?
“新視野號”從一開始就是一艘冥王星飛船,這在當(dāng)時(shí)是太陽系中最遙遠(yuǎn)的大行星。因此,要想盡快抵達(dá)目標(biāo)開始探測任務(wù),“新視野號”必須飛的足夠快。
怎么做?很簡單,“用最大的火箭發(fā)射最小的飛船”—;—;2006年發(fā)射升空時(shí)使用的宇宙神V551型火箭,這是當(dāng)時(shí)美國政府能夠提供的最強(qiáng)大的火箭型號之一。
但它發(fā)射的,卻是地地道道的一艘小飛船,“新視野號”的大小和一臺家用鋼琴差不多,高度0.7米,長度2.1米,最寬處2.7米。在飛船頭頂上安裝有一臺直徑2.1米的大天線。即便滿載燃料發(fā)射時(shí),其整體重量大約僅有478公斤左右,其中包括大約77公斤的燃料和30公斤的各類科學(xué)儀器。
飛船使用“核能”—;—;一臺190W功率的同位素?zé)岵畎l(fā)電機(jī)來為所有設(shè)備提供電力,因?yàn)樘栂颠吘壧担瑹o法使用太陽能帆板發(fā)電。