天文史上的今天：一艘飛向冥王星的小小飛船

來源：星空早知道微信公眾號

摘要：

2006年1月19日，「新視野號」探測器發射升空。

這是人類第一艘抵達冥王星的探測器，並且，它將永遠地離開太陽系。

這是哪個星球？這是冥王星，從背光方向觀察，可以看到一層薄薄的大氣層。來源：NASA

1992年8月份的一天，冥王星的發現者，當時已經86歲高齡的克萊德·湯博突然接到一個電話，電話那頭是美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）的一位科學家。

對方說：「請問，我們可以來訪問您的星球嗎？」

湯博想了想，說：「歡迎你來。不過，你得走過一條很長，很冷的路。」

2006年1月19日，「新視野號「（New Horizons）探測器發射升空。它是人類第一顆飛向冥王星的探測器。

01 很長，很冷的路

「新視野」探測項目任務徽標。來源：NASA

1930年，冥王星由美國天文學家克萊德·湯博發現。這顆遙遠的星球每248年圍繞太陽公轉一圈，也就是說，如果有冥王星人，那麼他大概每248年過一回生日。從被發現到上世紀90年代初，冥王星才在自己的軌道上慢悠悠轉過1/4圈不到，地球上的人類文明卻已經天翻地覆。

我們又打了一場世界大戰，殺死了幾乎一億人。我們還根據核理論，造出了足以毀滅整個人類的超級殺人武器。但與此同時，我們也登上了月球，向太陽系幾乎所有的大行星都派遣了探測器。

除了冥王星。

2006年1月19日，新視野號探測器發射升空。來源：NASA

我們對於太陽系每一個大行星的了解，絕大部分知識都源自這些探測器發回的圖像或數據。

但是，冥王星沒有這樣的圖像和數據，於是我們對它幾乎一無所知。在被發現半個多世紀之後，在我們的腦海里，冥王星仍然基本上只是一個模糊的光點。

我們需要一顆飛向冥王星的探測器。但是，正如湯博所說，我們需要走過一條很長，很冷的路。

02 希望與挫折

時任美國宇航局局長西恩·奧基夫。來源：NASA

2001年11月份，新視野號飛船被正式選中成為美國宇航局「新邊疆」（New Frontiers）計劃旗下的首個實施項目。

「新邊疆」計劃是美國宇航局專門設立的中型規模探測計劃，用來填補規模較小，任務靈活的「發現」（Discovery）計劃以及規模最大，技術最先進，花費也最昂貴的「旗艦」（Flagship）計劃之間留出的空白區。

比如「新視野」探測任務，其項目預算是在15年內（2001年~2016年）總花費不超過7億美元，這一費用包括了飛船和科學設備研製，火箭發射費用，任務運行與數據分析費用，以及教育與科普方面的開支。

組裝完成的新視野號探測器。注意看左邊的那根黑黑的棍子，那是RTG熱差電機。來源：NASA

但這個探測任務的進行並非一帆風順。就在「新視野」號探測計劃推進期間，小布希政府任命的新任美國宇航局局長西恩·奧基夫（Sean O『Keefe）不喜歡這個計劃，很快就將項目砍掉了，不給它劃撥經費。於是，原本想要飛向冥王星的探測器還沒出發就面臨死亡。

這一做法立即引起了天文學界的強烈反對，因為這是他們長久以來的夢想，對於行星科學的發展至關重要。

新視野號探測器飛抵冥王星示意圖。來源：NASA

為了挽救飛向冥王星的探測計劃，科學家們發起了聲勢浩大的抗議， 很多科學家閉著眼睛，身穿印有「科學死了」（Science is Dead）的T恤，躺在國會前的草地上，表達抗議。

世界最大的天文組織之一，美國行星學會還發起了向美國國會的多次聯名請願，全球數以萬計的人們簽署了這份聯名信。

在輿論和來自科學界的呼籲下，美國國會最終通過了為冥王星探測計劃撥款的決議，「新視野」號探測計劃可以成行了！

2006年，捷克首都布拉格召開的第26次IAU大會上，冥王星被降級成了矮行星。來源：IAU

但是我覺得，除了科學界的努力爭取，新視野號探測器能夠成行，運氣的成分也很大。新視野號探測器是在2006年1月19 日發射升空的，當時科學家們說服美國國會裡那群掌管財政大權的政客們撥款的理由之一就是： 冥王星是九大行星中唯一一顆由美國人發現的行星，難道美國不應該去探測它嗎？這叫政治正確。

再有，冥王星也是唯一一顆尚未被探測的大行星，對它的探測將補上最後一塊缺失的拼圖。這叫科學正確。

2006年1月19日，新視野號探測器發射升空現場畫面。來源：NASA

但是我們也知道，就在這一年的8月份，國際天文學聯合會（IAU）在捷克首都布拉格開會，就在這次會議上，冥王星被降級成了矮行星，它不再是「唯一一顆由美國人發現的大行星」，也不再是「唯一一顆尚未被探測的大行星」了。

我有時候會想，如果這時候再次表決，美國國會還會批准新視野號項目嗎？好在，作為人類歷史上離開地球時速度最高的飛行器，新視野號此時早都已經飛過火星軌道了！

03 太暗了，我們帶個燈泡吧！

新視野號探測器飛向冥王星的飛行路徑，飛往冥王星的路很長，我們花費了整整9年的時間才抵達。來源： NASA

科學家們在設計新視野號的時候面臨一系列困難。由於冥王星極為遙遠，無法使用太陽能，因此新視野號探測器沒有其他探測器那樣張開的太陽能板，而是帶了一根長長的棍子，這就是「同位素熱差電機」（RTG），其能夠通過放射性同位素的緩慢衰變來產生能量。

另外，科學家們甚至還專門考慮過這麼個問題：冥王星那裡實在太遠了，用相機拍的清楚照片嗎？有時候，科學家們開玩笑說，新視野號最好帶一個燈泡，實在不行的話就開個閃光燈。

當然，真正的探測過程是相當順利的。

2015年6月29日，隨著逐漸靠近冥王星，新視野號傳回的圖像愈發清晰。這張圖像中，左下方是冥王星，右上方是冥衛一卡戎。來源：NASA

新視野號探測器在2015年7月14日國際標準時間11：50抵達冥王星附近，最近時距離冥王星地表1.25萬公里，兩者之間相對速度每秒13.78公里。同時，探測器也對冥王星最大的衛星「卡戎」進行探測，最近時距離大約2.88萬公里。

由於探測器飛過冥王星的時間很短，必須抓緊一切時間全力進行數據採集，按照計劃，新視野號探測器不會在近距離飛掠時與地球進行密切的通訊聯絡，而是選擇先存儲數據，之後再開始回傳。

新視野號探測器發回的冥王星圖像，可以看到層巒疊嶂的山區，以及廣袤的冰原。來源：NASA

探測器發回的最初圖像中，我們看到的是一個非常年輕的冥王星表面，還可以看到一些很高的山脈，高度可能超過3500米。

地質學家根據地表形態的估算，冥王星被拍攝的區域地質學年齡不會超過1億年，表明冥王星上存在著活躍的地質活動，但其具體成因機制尚無法明確。

冥王星，從80年前天空中的一個亮點，變成了一個真實的世界。來源：NASA

而隨後傳回的圖像中，科學家們看到在山區的北側還有一片巨大的冰雪平原。科學家們將其命名為「斯普特尼克平原」，以紀念蘇聯發射的世界上第一顆人造衛星「斯普特尼克」。

這片巨大的，雪白的平原上幾乎看不到撞擊坑，顯示其年代更加年輕。

另外，科學家們還發現冥王星擁有一層稀薄的大氣，並且由於其引力較小，這層大氣擴散到距離冥王星很遠的距離。而從背光處觀察，還能看到冥王星的大氣層中存在一層厚厚的霾。

控制室里的科學家們淚流滿面，在他們面前，冥王星從80多年前的一顆模糊光點，終於變成了一個真實的世界。

新視野號項目首席科學家阿蘭·斯特恩（中）慶祝新視野號飛船成功飛掠冥王星。斯特恩拒絕承認冥王星是一顆矮行星，他堅決認為冥王星應該被視作一顆行星。來源：NASA

04 星辰大海

冥王星的稀薄大氣層。來源：NASA

在新視野號飛船上，搭載了大約30克克萊德·湯博的骨灰，湯博是冥王星的發現者，他於1997年逝世。關於湯博的故事，我們前天剛剛做了介紹：天文史上的今天：冥王星發現者的故事

除此之外，新視野號探測器上海攜帶了一枚佛羅里達州的州紀念幣，這枚紀念幣上的圖案象徵著人類的探索精神，而且，佛羅里達州也是新視野號探測器發射升空的地方；最後，新視野探測器上的一台設備（塵埃計數器）被命名為維尼蒂亞·巴尼，這是為冥王星命名的那個英國小姑娘的名字。

佛羅里達州紀念幣。上面寫著「通往發現之門」。來源：wiki

在完成對冥王星的探測之後，由於新視野號依舊狀態良好。科學家們已經為它制定了新的探測任務。

新視野號探測器已經調整航向，它將在2019年的元旦當天，從一顆編號為2014 MU69的柯伊伯帶小天體附近飛過，屆時，飛船與地球之間的距離將超過42個天文單位，即60多億公里。

新視野號的飛行速度極快，太陽的引力已經不再能夠束縛它了。最終，這顆鋼琴大小的小小飛船將一頭衝出太陽系，飛向銀河系的星辰大海。

冥王星：親愛的地球生物們，謝謝你們，沒有忘記我。來源：NASA

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