美国国家航空航天局的“新地平线”号即将进行一次令人惊叹的深空飞行。-王其杉博客|程序员|科技新闻
美国航天局的“新地平线”太空船遇到柯伊伯带物体的艺术家印象美国航天局/Jhuapl/SWRI/亚历克斯·帕克
外太阳系是一个孤独的地方。但对于一块小城市大小的岩石来说,在元旦这天,它会短暂地变得不那么孤独,因为十多年前从地球上发射的宇宙飞船将要进行一次访问。
这个孤独的岩石被称为Ultima Thule,它是美国宇航局新地平线号宇宙飞船的目标,它于2015年7月飞过冥王星。如果一切按计划进行,历史性的飞越将于2019年1月1日进行。“这是历史上对世界最遥远的探索,”德克萨斯州西南研究所的首席科学家艾伦·斯特恩说。“这将是真正的记录设置。”
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在距离太阳66亿公里(41亿英里)的地方,Ultima被发现在太阳外缘被称为柯伊伯带的区域,这是一个物体环,基本上是由我们太阳系行星形成过程中遗留下来的岩石和冰屑组成。然而,最后通牒是特殊的,因为我们相信它是在那里形成的。
柯伊伯带中的其他物体,从30到50倍的地球-太阳距离(30到50天文单位,简称AU)延伸到了地球-太阳距离,在进一步向外迁移之前,在巨行星附近形成。但是,在起源于太阳带之后,Ultima很可能是46亿年前太阳诞生时遗留下来的一块原始材料。然而,由于它的距离大、体积小,它被神秘所笼罩。我们对它知之甚少,我们的大部分数据来自远距望远镜的观测和恒星掩星——它们在遥远的恒星前经过并在地球上投下阴影的时刻。
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我们知道这个物体是红色的。我们知道它的直径约为30公里(19英里),我们知道它的反射率约为10%,类似于花园里的泥土。斯特恩说:“这是真的。“与冥王星相比,这是一本公开的书。”
Ultima位于冥王星外16亿公里(10亿英里)处,于2015年8月被选为新地平线的下一个目标。最初被命名为2014 MU69,后来被昵称为Ultima Thule,意思是“超越已知世界的边界”。新地平线计划以3500公里(2200英里)的最近距离飞行,比它到达冥王星的距离近三倍多。
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太空船将使用由7台仪器和照相机组成的套件,在预先配置的程序中研究这个物体,包括当它以每小时50700公里(31500英里)的速度飞过时,从另一侧返回拍摄图像。
关于Ultima Thule最有趣的问题之一是它的形状。我们认为它是一个二元体——两个物体而不是一个——但不清楚的是这两个物体是否在彼此的轨道上运行,或者它们是否接触。后者被称为接触双星,类似于ESA的Rosetta航天器在2014年绕轨道运行的67P彗星,尽管Ultima的质量是后者的1000倍。
还有一个有趣的问题就是我们到底看到了多少最后通牒。我们不知道它的旋转速度有多快,但这个旋转速度将决定当新地平线快速通过时,物体被太阳照亮的程度。在冥王星,它的自转率为6.4天,我们在飞越过程中只能看到一半被太阳照射。斯特恩说:“如果只是几个小时的事情,那么我们会对所有的事情都有很好的印象。”“如果它是一个缓慢的旋转体,比如说一天或更长的时间,我们只会在经过的那一天接近一侧,我们永远不会知道另一侧是什么样子。”
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航天器最接近目标的时间定于1月2日格林尼治标准时间05:33。但这项行动将在12月31日的前一天开始,届时我们将从50万英里外拍摄到一幅只有6像素宽的物体的粗略图像。这将足以揭示Ultima的形状。在1月1日的晚上,我们将得到一个10000像素的图像。1月2日,将会有一个4万像素的图像。在2019年晚些时候,一旦主数据被下载,我们将拥有一幅100万像素的高分辨率图像。
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由于地球与航天器之间的通信时间为12小时,研究小组已根据任务的关键科学目标,优先考虑将首先返回的数据。它将在20个月内向地球返回大约50GB的数据,与冥王星的飞越相比较,最后的数据将在2020年9月到达地球。
第一组数据,最重要的,将是第一组。这包括Ultima Thule表面的图像,它的表面组成,以及寻找围绕它运行的微小卫星或环。接下来是第二组数据,包括测量物体的温度和寻找大气的任何迹象。第3组数据将最后到达。
即使最后的数据一到,也会有更多的兴奋。因为2020年9月之后,根据剩余燃料的多少,研究小组将研究访问柯伊伯带另一个物体的可能性。新视野计划要到2028年才能离开这个地区,足够的能量持续到2038年。
然而,在这之前,所有的注意力都集中在最后通牒上。团队希望他们所有的努力都能得到回报。斯特恩说:“我们全心全意地计划和测试它。”“但没有后援。再也回不去掉头了。这只是新的地平线。”
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