这个探测器飞行九年半,只为拍下冥王星「证件照」

作者:谁是大英雄

「新视野」号的探索会帮助我们更好的理解太阳系是如何形成的。我们不断探索,因为我们作为人类,渴望更好的认识世界。我期待冥王星能够给我们带来帮助。——斯蒂芬·霍金


2015 年 7 月 14 日,人类有史以来飞行速度最快的,距离最遥远的一次太空冒险,NASA 冥王星探测器「新视野」(New Horizon)号经过 50 亿公里,9 年半的太空旅行,终于前所未有的近距离拍摄到了冥王星画面。之后又经过 15 个月的时间,「新视野」号收集的超过 50GB 的冥王星数据终于全部传送回地球,于今年 10 月 25 日到达约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)。

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在周末刚刚结束的腾讯 WE 大会上,「新视野」号首席研究员 Alan Stern 现场为我们讲述了人类在这九年半的时间里,如何实现了飞向广阔太空深处的故事。

(本文部分内容根据 Alan Stern 演讲编辑整理)

26 年探索,9 年半飞行,人类实现飞跃冥王星的愿望

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在我们决定要派「新视野号」去探索之前,人类历史上对冥王星拍摄的最清晰的照片就是这样的。尽管我们有最强大的工具,包括哈勃望远镜在内的设备,但它们拍摄到的就是这样的画面。冥王星虽然只有不到中国 2 倍的面积,但它却远在 50 亿公里之外。

从这样的照片里我们能了解到什么东西呢?我们不能研究它,不能了解它,也不知道它是由什么组成的,这也就是为什么我们要来探索的原因。

从 1990 年,我们的科学团队要去探索冥王星,当时 NASA 做了这样的竞赛:让五支团队,这其中就有新视野号,一起去竞争,然后能够有这样一直团队完成这样一个任务,飞跃去冥王星。最终「新视野」号成为了唯一的团队,我们差不多进行了上千页的设计,包括管理、成本设计等等,最后我们被选出来,但我们遇到了一些挑战。

首先,是如何构建「新视野」号。它的建造时间只有之前太空探索的三分之一,旅行者号花了 12 年来进行设计和构建,而我们只有 4 年时间。同时,我们项目的资金并不多,实际上和旅行者号相比,我们只有它们的 20%。所以在团队获得这个项目的时候,很多同事告诉我说,这是不可能的。他们告诉我说你获胜了,但是你又失败了。但是我们决定让它变成现实,通过我们的智慧和创造力,我们克服了很多障碍,最终,团队将「新视野」号从想法变成了现实,这是我们 2500 多名人员共同工作 4 年的结果。

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我们到冥王星花了 9 年半时间,真正探索和接近它只有几个星期,所以我们认为如果航天器已经花了 9 年半时间到达冥王星,我们再花一年时间把我们的数据传回地面,这可以让我们能够减少通信系统的复杂性,可以让我们能够节省更多,因为天线可以做的小一点,就可以让我们做核能电池,并且省下很多成本。

另外就是要把它放到火箭上去。这是当时美国最强大的发射火箭,和中国的「长征五号」力量相当。有将近 80 米高,上百万磅的重量。它每小时飞 18000 公里,有 5 个助推器。从发射 8 分钟后,它就进入了空间轨道。我还小的时候,阿波罗登月是每小时几千英里,航天员花 3 天时间才能够到达月球,我们的「新视野」号只用了 9 小时就能达到(月球),在土星前两次差不多用了 2-4 年时间,我们后来用 13 个月到达,这个速度使我们能够到达太阳系更远的地方。

探索遥远的冥王星,我们能得到的比想象中的多

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在 Alan Stern 和整个「新视野」号团队的努力之下,人类终于解开了遥远冥王星的神秘面纱。九年的漫长旅程之后,「新视野」号用了 15 个月之久才将冥王星的图片传送回来,因为天线传送数据的速度相当缓慢——每秒 1kb 到 4kb。但我们终于能从照片中一窥这颗神秘星球的「证件照」了,并且,这也将改写我们从前对于冥王星的认知。

首先,冥王星表面覆盖着大气。这与我们以往的模糊认知完全不同,因为我们能够从照片中第一次真正掌握这种信息。在冥王星上面,也存在着冰川、山脉、峡谷和陨石坑。在冥王星表面有大量的天然气,而且也有像地球和火星一样的火山。甚至存在着气压差。

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「新视野」号搜集的数据很多来自冥王星的五大卫星,通过对每颗卫星上的表面坑进行分析,科学家们已经确定,所有卫星的「年龄」一样。这也证实了之前的猜想:冥王星的这些卫星是在远古时期由冥王星和另一颗大型柯伊伯带状天体发生撞击后形成的。从新的照片中我们能够知道这颗星球和我们原来的想象并不一样。

你也许不知道,这是人类历史上第一次见到冥王星,这并不比登上月球来的轻松,Alan Stern 也表示,成功拍到冥王星对于所有人来说都是一个机会,而在技术最前沿取得这些成果,也有助于帮助人类实现商业旅行,或者其他研究。

Alan Stern 说:「『新视野』号收集到的冥王星系统数据,让我们对冥王星以及其卫星系统的美丽和复杂性感到惊奇,它大大超出了天文学家之前的预测。未来我们仍需做大量工作,以进一步深入理解探测器传回的观测数据。」

(编辑:colorvc)