【前沿】新知•飞了9年48亿公里，只为看你一眼

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摘要| 北京时间7月15日，据各方最新报道，正如事先预计的那样，美国宇航局今天上午宣布，该局位于西班牙马德里的深空网测控站已经接收到新视野号探测器回传的信号，确认飞船目前状态良好，已经于昨晚成功完成人类对冥王星的首次近距离飞掠探测行动。

　　人类首次冥王星飞掠探测任务成功

　　根据美国宇航局方面公布的官方消息，接收到信号的精确时间是00:52:37 UT | 20:52:37 ET | 17:52:37 PT，也即北京时间7月15日08:52:37。根据回传的部分数据，初步可以判定新视野号探测器已经安全飞掠冥王星，目前正以每秒大约14公里的速度离开。这个信号在太空中运行了4小时25分钟，跨越近50亿公里的距离后才抵达地球。

　　控制中心爆发欢呼 科学家们辛苦了！

　　当回传信号被确认时，位于美国马里兰州罗瑞尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)的任务控制中心里，焦急等待的科学家和工程师们瞬间爆发出一片欢呼，人们相互祝贺，拥抱和握手。控制中心主管爱丽斯·鲍曼(Alice Bowman)表示：“我们的飞船非常健康，我们已经安全掠过冥王星，而现在我们正在逐渐远离。我不知道该如何表达自己现在的心情，这就好像一切都是计划好的一样，非常顺利！”

　　美国宇航局局长查尔斯·博尔顿(Charles Bolden)在现场表示：“算上这次任务，我们终于完成了对太阳系所有行星的探测。”(注：新视野号发射时冥王星仍然被视为一颗大行星)

　　美国宇航局科学主管约翰·格朗斯菲尔德(John Grunsfeld)评论道：“这是人类历史中一个激动人心的时刻。整艘飞船现在装满着图像，我们简直迫不及待了！”地面控制中心判断目前新视野号探测器的星上计算机存储器里已经存满了飞掠期间收集的科学数据正等待后续回传地球。任务运行主管爱丽斯·鲍曼也确认，现在飞船上的存储器中放满着飞掠冥王星时获取的数据和图像。她说：“星上存储器中存储空间的占用率与预期相符，这表明飞船已经成功收集到了科学数据。”

　　不过，今天上午回传的信号中仅仅包含了工程数据，目的是让地面控制人员能够确认整个飞行程序是否都已经按照预定计划执行完成。新的高清图像可能会在今晚到明早开始回传。

　　约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)是新视野探测项目的任务控制中心所在地，该实验室主管拉尔夫·西蒙(Ralph Semmel)也到场向项目组成员们表示了祝贺。

　　他说：“冥王星为我们带来了什么？鲸鱼，甜甜圈，还有一颗大大的爱心！”他所提到的这些都是科学家们根据冥王星最初步的一些图像，为其地表一些模糊的地物所取的“非正式名字”。

　　从昨晚开始，这一刻经历了漫长的13小时的等待。北京时间7月14日晚19:49左右，新视野号探测器从距离冥王星地表不到12500公里的高度上高速掠过。在此期间飞船保持无线电静默，不会与地球之间进行通讯联系，因为时间非常紧张，它必须全力以赴完成对冥王星系统的探测工作。

　　奥巴马发来贺电：这是伟大的一天

　　今天上午，美国宇航局将召开了新闻发布会，但没有发布更多新的图像和数据，控制中心仍在进行紧张的数据处理和其他工作，预计稍晚时候会有新消息发布。在发布会现场还展示了美国总统奥巴马为此次成功的飞掠任务发来的贺电，奥巴马表示：“冥王星有了第一位访问者！感谢美国宇航局，对于探索事业以及美国的领导地位，这是伟大的一天。”

　　而在现场的提问阶段还有一位可爱的小女孩站起来向新视野项目组的首席科学家阿兰·斯特恩提问：你们的后续任务目标是什么？对此，斯特恩幽默回应道：有两个目标：第一个目标是对其他柯伊伯带天体进行探测，第二个目标嘛。。就是想办法找到足够的经费来做成这件事！

　　在过去的几周时间里，随着新视野号不断接近冥王星，它传回的图像清晰度越来越高，首次向我们展示了一个拥有复杂地质形貌的真实的行星世界——我们可以分辨出冥王星地表不同的明暗区域，陨坑，以及其他更加复杂的地形，比如一个类似心形的明亮区域，以及一块形状像是一条鲸鱼的暗色区域。

　　冥王星发现者女儿：父亲一定会很高兴

　　冥王星的发现者克莱德·汤博的女儿安妮塔·汤博(Annette Tombaugh)表示，如果她的父亲还活着，他一定会很高兴知道自己发现的那颗星球上有一个爱心。

　　不过初步的成分数据显示冥王星表面的这个爱心实际上可能并非一个单一的地质单元，而是分为了两部分。左侧似乎更加平缓且明亮，而右侧地表则更显粗糙。另外，心形地区的右侧区域似乎分布有更多的陨击坑，并显示出遭受侵蚀的迹象。

　　这些最新图像让行星科学家们不得不回到起点，重新思考我们先前对这颗遥远星球的理解是否正确。新视野号探测项目组科学家，美国宇航局西南研究所的约翰·斯潘塞(John Spencer)表示：“直到昨天，我们对于冥王星的认识还停留在将其与海王星最大的卫星海卫一进行对比的阶段。但随着距离冥王星越来越近，我们发现它与海卫一之间有着很大的差异。”(晨风)

漫漫九年时光 只为掠过一瞬

　　根据美国宇航局最新消息，NASA新视野号探测器传回信号确经从冥王星附近飞过，从而实现了人类历史上首次对这颗曾经的“第九大行星”的探测。

　　昨日晚间，新视野号开始飞掠冥王星，然而在此期间新视野号全程保持沉默，不会向地球发送数据，因为最接近冥王星的时间很短暂，新视野号必须抓紧时间收集数据。

　　为了这一刻，新视野号探测器已经在太空中飞行了漫长的9年多时间，飞行距离超过50亿公里。按计划，新视野号飞船应该是从距离冥王星表面约1.25万公里的地方飞过，这个距离仅相当于地球与月球之间距离的1/30。

　　在过去的一周时间里，新视野号不断传回的冥王星最新图像让人们首次能够隐约分辨出这颗太阳系边缘遥远星球地表上的一些特征。比如在冥王星上可以隐约识别出撞击坑和一个类似心形的明亮区域，另外在前几日传回的图像中似乎还能见到在冥王星靠近赤道的区域上存在一个形状像是一条鲸鱼的暗色区域。

初步科学探测结果

　　在近日举行的新闻发布会上，新视野号探测器项目组公布了一些最初步的冥王星系统科学探测结果，主要有以下几个要点：

　　根据新视野探测器获取的最新图像测算，大大降低了此前对冥王星直径数据估算中存在的不确定性。据新视野号探测项目首席科学家阿兰·斯特恩表示：冥王星的半径最新测定数据约为1185+/-10公里，因此其直径就是2370+/-20公里。

　　这一直径数据意味着冥王星要比阋神星更大，也就意味着冥王星是柯伊伯带已知最大的天体。由于阋神星没有大气层，我们可以借助掩星方法得到非常精确的直径测量数据：2336 +/-12公里。

　　不过，冥王星的直径比原先的测定数值更大也就意味着冥王星的密度更低，也就意味着其组成成分中水冰的含量要比原来估算的更高。但到目前为止所有这些结果都还只是非常粗略的，更加精确的结果还需要等待一段时间。但这一初步结果已经让冥王星和阋神星之间的密度差异更加扩大(阋神星的质量要比冥王星大27%左右)，表明两者的形成历史存在很大差异。

　　而冥王星比原先更大的直径数据也意味着它的大气层要比原先设想的更薄，其大气的最底层(对流层)的深度也要低于原有估计。大气科学家们还需要一定的时间才能判断这一探测结果对于他们手中现有的冥王星大气模型意味着什么。

　　在接下来的几天时间里，随着更高分辨率图像的下载，冥王星的直径数据将被更加精确的测定。同时斯特恩也提到他们利用相同的方法测定了冥卫一卡戎的直径大小。此前利用掩星方法已经得到了卡戎的直径数据为602.4 +/- 1.6公里，斯特恩表示，新视野号探测器的结果“证实了这一说法”。

　　新视野号探测器对冥王星地表物质成分的测定结果证实冥王星拥有一个极冠，其主要成分是甲烷和氮形成的冰。人们在此之前便已经猜测冥王星上可能存在极冠，但此次新视野号探测器则是首次清楚地将这一结构与其他区域区分开来并确认其极冠冰盖的确存在。斯特恩表示：“这些首次获得的不同区域成分测量数据让我们得以了解到冥王星的极冠区域的成分与其他暗色区域的成分之间是存在显著差异性的。”

　　在抵达最近位置之前的5天，新视野号探测器发现冥王星大气中有氮离子正在向外逃逸。目睹这一现象本身并不令人感到意外，但在如此早的时间目睹这一现象则有些出乎科学家们的预料。他们原先预计还需要再过24~48小时(即还需要再靠近约100~250万公里)才能观察到这一现象。那么现在得到这样的结果只有两种可能性，要么说明冥王星大气物质的逃逸率要高于科学家们此前的预计，或者就是这种逃逸是基于一种完全不同的机制发生的。

　　在新闻发布会的最后，斯特恩进一步就这个问题做了阐述，他提到：“(发生这种现象)要么是逃逸率比较高，要么就是某种将中性粒子转换为离子的机制具有很高的效率，再或者就是存在某种机制，能够使得大量离子加速逃逸。”在木星，科学家们注意到其电离层非常不均匀，在某些区域上硫离子和氧离子的浓度较高。而此次新视野号探测器项目组的科学家们注意到还不能确认在冥王星上是否也存在类似的现象，可能还需要更多时间去揭晓答案。

任务历程

9年前，也就是2006年1月19日，搭载着“新视野”号的宇宙神5型运载火箭在佛罗里达州卡纳维尔角空军基地的41号发射台升空。“新视野”号开始了壮美的征程。它的一个重要目的地之一，就是在太阳系里最为神秘和鲜为人知的冥王星(Pluto)。

这是新视野号，2006年1月19日，它被发射升空，刚开始的速度是每秒16.26公里，成为了有史以来人类发射离开地球速度最快的人造物体。它上面载着的，除了各种相机和人造仪器外，还包括了一小部分冥王星发现者Clyde William Tombaugh的骨灰。

装配车间里的新视野号

冥王星系统基本资料

　　冥王星(Pluto)为太阳系内已知质量第二大的矮行星(仅次于阋神星)，直径约2300公里(相比之下，月球直径约3470公里)，它也可能是柯伊伯带中体积最大的天体，由美国天文学家克莱德·汤博(Clyde William Tombaugh)在1930年最先发现。

　　一般认为冥王星的主要成分是水冰和岩石。其轨道公转周期约247.68年，近日距29.657AU(天文单位)，远日距48.871AU。冥王星拥有5颗已知卫星，分别是冥卫一(Charon)、冥卫二(Nix)、冥卫三(Hydra)、冥卫四(Kerberos)以及冥卫五(Styx)。

　　冥王星原先被认为一颗大行星，与其他8颗大行星一同组成经典的“太阳系九大行星”。但在2006年8月24日在捷克首都布拉格举行的第26届国际天文学联合会会议上，经过激烈争论，正式规定了大行星的严格定义，即大行星必须符合以下三大条件：

　　1) 围绕太阳运行；

　　2) 拥有足够质量，能够达到流体静力学平衡(应接近球形)；

　　3) 已经清空了轨道周围区域；

　　根据以上定义，冥王星被剔除出了大行星的行列并被降格为矮行星。

新视野号探测器基本资料

　　新视野号探测器(New Horizons)是美国宇航局“新边疆计划”(New Frontiers program)旗下项目，由美国宇航局西南研究所及约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)共同研制。西南研究所的阿兰·斯特恩博士担任项目的首席科学家。

　　新视野号探测器于2006年格林尼治标准时1月19日19:00(北京时间1月20日凌晨3:00)使用一枚“宇宙神”V-551火箭从美国卡纳维拉尔角航天中心发射升空，目的旨在实现人类首次对冥王星以及柯伊伯带天体的探测任务，截止目前这艘飞船已经在太空中飞行超过9年零5个月的时间。

　　具体而言，新视野号探测器的任务目标包括以下几点：

　　1) 确定冥王星及冥卫一“卡戎”的地表物质成分；

　　2) 探测冥王星及冥卫一的地质及地形情况；

　　3) 探测冥王星的中性大气并测量其大气散逸率；

　　4) 搜寻冥卫一周围可能存在的大气层；

　　5) 测量冥王星及冥卫一的地表温度；

　　6) 搜寻冥王星周围可能存在的光环系统和其他未发现的卫星；

　　7) 在完成对冥王星的探测任务之后，继续飞往另一颗柯伊伯带天体并开展类似的观测工作；

　　为实现这些探测目标，新视野号探测器搭载了相应的科学载荷，主要包括7台探测设备，分为3台光学探测设备，2台等离子探测设备，一台尘埃探测设备以及一台无线电探测设备，具体如下：

　　1) 远距勘测相机(Long Range Reconnaissance Imager , LORRI)

　　远距勘测相机的主要设计目标是实现可见光波段在远距离上的高分辨率成像。该设备包含一台高分辨率1024*1024单色CCD以及208.3 mm光圈，设备整体重量约8.6公斤。

　　2) 冥王星太阳风探测器(Solar Wind At Pluto ,SWAP)

　　这是一台环形的静电和电势分析器，其可以对能级最高达到6.5 keV的带电粒子进行分析。

　　3) 冥王星高能粒子谱仪(Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation ，PEPSSI)

　　这是一台离子与电子探测器，与SWAP一同构成了新视野号探测器上的“等离子与高能粒子谱仪设备包”(PAM)。但不同于SWAP，这台设备可以对能级高达1 MeV的粒子进行分析。

　　4) Alice

　　这是一台紫外波段成像谱仪，工作在50~180nm的极紫外成像波段，其目标是获得冥王星大气的成分信息。

　　5) 拉尔夫望远镜(Ralph telescope)

　　这是一台口径6厘米的望远镜，它与Alice设备一同构成新视野号探测器上搭载的“冥王星探测遥感设备包”(PERSI)。Ralph拥有两个通道，分别是一台可见光波段CCD成像仪(MVIC)以及一台近红外波段成像光谱仪(LEISA)

　　6) 学生尘埃计数器(Student Dust Counter ，SDC)

　　这是新视野号探测器上的一大亮点——正如其名字显示的那样，这台设备是由美国科罗拉多大学波尔多分校的学生们设计研制的，它将开展连续的尘埃环境测量工作。其主体是一块460 mm × 300 mm的探测板，安装在探测器前进的方向上。

　　7)无线电科学实验设备(Radio Science Experiment ，REX)

　　这台设备将使用超稳晶体振荡器以及一些其他的电子辅助设备，在通讯波段开展无线电科学调查。(晨风)

8.5个关于冥王星的新知识

新视野号飞过了距离冥王星的最近点，不久之后我们就会收获史上最清楚的冥王星照片了——但哪怕在此之前，它也已经发现了许多关于冥王星的新东西。以下就是8.5个它带给我们的新知。（为什么不是9个？你懂的。）

冥王星迄今为止最清楚的照片，心形清晰可见。图片来源：NASA

一

历经85年，当初的白点变成了上面这张图。冥王星上最显眼的特征是一个心形的淡色结构，这可能意味着这里的冰含量比较高。

85年前的图像，和今天的图像。图片来源：NASA

二

但这张图不光是好看，它还意味着冥王星上是有地质活动的，并不是一块死石头。除了心形之外，冥王星还拥有一个昵称“鲸鱼”的结构，还有很多其他复杂的斑纹。

冥王星上的地质结构。图片来源：NASA

三

冥王星有大气层，所以此前精确测量起来有困难。此次新视野号获得的最新数据是，冥王星直径为2370+/-20千米，比之前的结果稍大一些；阋神星为2336+/-12千米。于是冥王星保住了柯伊伯带最大天体的地位（然并卵，还是不能恢复行星地位）。

冥王星和冥卫一与地球大小的对比。图片来源：NASA

四

冥王星直径大于预期，意味着它的密度小于预期，也就意味着它所含的冰比预想的更多。这还意味着冥王星的大气要比预期稀薄；对流层要比模型预言的更浅。

艺术家构想的冥王星表面，高悬的是冥卫一。图片来源：NASA

五

化学成分测试表明冥王星拥有一个极冠，由甲烷和氮冰构成，和赤道区域截然不同。

但不管成分如何，它看起来就像个锅……图片来源：窗敲雨

六

探测器还发现有很多离子氮从冥王星上逃逸出来，比预料中的快很多。这要么意味着大气逃逸率比预想的高，要么意味着有什么别的机制在起作用。

2006年1月19日，新视野号从地球上发射——这已经是9年前了。图片来源：NASA

七

新视野号关注的不只有冥王星， 还有冥卫一（卡戎）。它发现冥卫一北极有一大片黑色区域，似乎甲烷含量更低；它的赤道上还有一个巨大的撞击坑。

冥卫一的近照。图片来源：NASA

八

飞掠冥王星标志着人类终于拜访了旧太阳系所有9个行星。太阳系太空探索的第一阶段到此结束，接下来就该派人去了。

八点五

新视野号上载着冥王星发现者克莱德·汤博的骨灰，这让他成为了有史以来飞得最远的人、离冥王星最近的人以及相对太阳而言最慢的人。但其实这件事情我们九年前就知道了，所以只能算半条。

装有克莱德·汤博骨灰的盒子，以及他的青年时期的照片。盒子上是一段简短的墓志铭，特别注明了他的一个身份——“段子手”。图片来源：NASA