美国航空航天局(nasa)“新视野”号(new horizons)探测器周二(1月1日)飞越一个昵称为“天涯海角”(ultima thule)的太阳系边缘天体。目前,探测器已与地球取得联系,确认其飞越成功。
“天涯海角”位于太阳系边缘,距离地球65亿公里。这是迄今为止人类对太阳系天体探测距离最远的一次。
“新视野”号探测器在飞越期间,捕获了数gb的照片和数据,在未来数月内,它将把数据逐步回传。
“新视野”号探测器发射的无线电信号,被美国航空航天局在西班牙马德里的一个巨型天线接收。
由于“天涯海角”和地球距离遥远,信号需要6小时8分钟才能传回地球。
2018年12月31日拍摄的“天涯海角”。
约翰霍普金斯大学(johns hopkins university)应用物理实验室的控制人员用热烈的掌声和欢呼庆祝飞越成功。
“我们有一个健康的飞船,”任务执行总监艾利斯·鲍曼(alice bowman)说。“我们刚刚完成了最远的飞越。”
“新视野”号探测器传回的第一条无线电信息是有关飞船状态的工程信息,包括探测器按照指令执行了观测,以及探测器的内置储存卡已满。
当地时间周二晚些时候,一些选定的图像将会开始回传。
“天涯海角”宽约30公里,“新视野”号探测器在其表面3500公里的高度擦过。当收到报告后,控制人员得以了解“新视野”号的具体表现。
“新视野”号探测器以每秒14公里的速度运行,即使是米粒大小的颗粒也会击碎飞船内部构件。如果一切顺利,“新视野”号将开始传输储存的字节数据,首批近距离图像将于周三发布。
“新视野”号探测器发射的无线电信号,被nasa在马德里的一个巨型天线接收。图片来源:nasa。
“天涯海角”位于柯伊伯带(kuiper belt)。柯伊伯带是一串由冰冻物质组成的盘状区域,它环绕太阳运行的距离比第八大行星海王星要远20多亿公里,也比“新视野”号在2015年造访的矮行星冥王星还要远出15亿公里。
据估计,像“天涯海角”这样的柯伊伯带成员有成千上万个,它们长期处于严寒状态,因此为46亿年前太阳系如何形成提供了线索。
“新视野”号自去年8月以来,就开始练习对“天涯海角”远程拍照,但只有在近距离擦过前夕,才会正式储存“天涯海角”的照片。
科学家约翰·斯宾塞(john spencer)展示了周日从190万公里外拍摄的一张照片。它是当时对“天涯海角”最佳的的画面。
“它是一个色斑,只有几个像素宽,”他说。“但你可以从那个斑点看出,它是一个拉长的斑点,它不是圆的。所以我们已经看到这个东西有着有趣的形状。”
当近距离拍摄的照片被传回时,它们应该达到每像素33米左右的最佳分辨率——足以追踪“天涯海角”表面的具体特征。
为何“新视野”号要造访“天涯海角”?
美国航空航天局一直想要探索冥王星以外可以到达的天体。
值得注意的是,“天涯海角”是四年前才被哈勃太空望远镜发现的。
最初被编号为(486958) 2014 mu69。在一次公众咨询之后,它被赋予了一个更吸引人的绰号“ultima thule”(天涯海角)。
这是一个拉丁短语,意思是“一个超越已知世界的地方”。
就像很多柯伊伯带类似大小的天体一样,它很可能是由大量的冰、尘埃和一些更大的岩石碎片组成的,这些碎片在太阳系形成初期聚集在一起。
理论表明,这样的天体将呈现长条或叶状,类似土豆或花生。斯宾塞博士的最新图像似乎支持了这一点,但时间会最终证明。
远距离望远镜观测表明,“天涯海角”的表面非常晦暗,有一点红色。这种黑暗(它只反射10%的表面光)很可能是被宇宙射线和x射线等高能辐射“燃烧”数十亿年的后果。
“新视野”号将研究“天涯海角”的形状、旋转、质地、成分和环境。
科学家们想知道这项遥远的星球是如何组成的。一种观点认为,它们是由大量卵石大小的颗粒堆积而成。
我们能从这次飞行中得到什么?
别眨眼,你会错过的。正如我们看到的,此次飞越不同于冥王星那次。飞掠冥王星时,图像持续变得清晰。但“天涯海角”将一闪而过,最好的照片需要在非常狭小的窗口获得。
探测器与“天涯海角”之间的距离将大大缩小(此前,“新视野”号距离冥王星12500公里,但此次,将从表面3500公里飞过),这意味着最终可能观测到更精细的表面细节,但这一切都取决于精确的定位。
此外,别忘了,由于“新视野”号必须旋转以调整其仪器对准目标,它无法在收集数据的同时将天线对准地球。
因此,控制人员必须等到新年第一天的晚些时候,才能让探测器“打电话回家”更新状态,并开始传输精选图片。
在近距离擦过4小时后,一条名为“嗨,我很健康,我拿到了宝贵的数据宝藏”的信息将在格林尼治时间05:33发送。
这次飞越到底有多大的挑战?
从某些方面来看,这次飞跃比“新视野”号飞越冥王星还要困难。
首先,取景器中的物体几乎小了一百倍。
“新视野号”必须准确定位,否则它可能只会传回空白的照片。
接下来的问题是,在距离地球66.2亿公里(41.1亿英里)的地方做任何事情,无线电信号需要6小时8分钟才能传回地球。
更重要的是,遥远的距离加上探测器的15瓦发射机,意味着数据传输非常缓慢——大约每秒1000位(1kb = 8000 bits)。
在周二(1月1日)晚些时候,第一批选定的图像将被下载。直到今年2月,地球或许才能接收到第一张分辨率较高的照片。到2020年9月,飞行的所有数据才会被提取完毕。
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