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新视野号新任务:即将拍摄一小行星 离我们69亿公里
作者:网易科学人 发布时间:2018-12-28 浏览次数:24 

NASA新视野号为探索最远天体,离家已超69亿公里图示:在2005年7月进行的航天器处理旋转能力测试中,技术人员注视着“新视野”号像芭蕾舞女演员一样旋转。

据国外媒体报道,美国国家航空航天局“新视野”号探测器在对冥王星进行探测之后,又将目标锁定了柯伊伯带的小行星MU69,这将是人类探索过的最远天体,距地球69亿公里。

几天后,当地球开始绕着太阳另一侧的轨道运行时,探测器将会飞近外太空深处一个由岩石和冰组成的小行星。这个被称为2014 MU69的神秘天体和太阳的距离是地球的43倍多,这意味着如果一切按计划进行,它将很快成为人类探索过的最远天体。

MU69天体也被任务团队称为“天涯海角”,是美国国家航空航天局“新视野”号探测器发射升空后在冥王星之外发现的第一个天体,其也曾出现在哈勃太空望远镜的图像中。

NASA新视野号为探索最远天体,离家已超69亿公里图示:“新视野”号团队对冥王星图像进行研究。

这颗50公里宽的小行星位于柯伊伯带。柯伊伯带通常被认为是由孕育行星的尘埃和气体等相对原始残留物构成的。通过“新视野”对这颗小行星的近距离观测,科学家们希望揭示出太阳系形成的深刻见解。但这次任务的首席研究员艾伦·斯特恩(Alan Stern)强调了MU69天体探测中存在的许多未知因素。

NASA新视野号为探索最远天体,离家已超69亿公里图示:“新视野”号的LORRI望远镜部件

斯特恩说:“没有宇宙飞船造访过柯伊伯带的小型天体,所以我们不知道会发生什么。”“每次我们探索到一类新物体时,通常会发现自己被大自然的丰富性所抛弃,发现自己处在一个完全不同于预期的科学体系中。”

NASA新视野号为探索最远天体,离家已超69亿公里图示:“新视野”号所配置LORRI望远镜的电荷耦合显示器所捕捉图像的分辨率高达1024像素。

为探索冥王星作准备

2006年1月19日,“新视野”号探测器从地球发射升空,其以冥王星为目标开始了破纪录的探索之旅。“新视野”号以每秒16公里的速度在太空中飞行,是当时速度最快的航天器。在那以后,只有2018年8月发射的帕克太阳探测器速度更快。尽管“新视野”号的速度很快,但其还是要花九年半的时间才能抵达冥王星。

NASA新视野号为探索最远天体,离家已超69亿公里图示:美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心,技术人员正精心组装“新视野号”探测器。

“对于我儿子来说,九年半的时间也将成为他重要的人生轨迹。探测器发射时他才六岁。我意识到当‘新视野’号到达时他就要上10年级了。”自2005年就开始记录“新视野”号任务的摄影师迈克尔·梭利(Michael Soluri )表示,“对我来说,时间和距离的概念显得非常深刻。”

在阅读了诺曼·梅勒(Norman Mailer)关于阿波罗11号的报道后,梭利一直希望将梅勒关于太空探索中人性一面的描述引入摄影。因此多年来,他一直在约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)应用物理实验室,也就是“新视野”号的总部所在地拿着相机记录这一切。梭利曾经想成为一名行星地质学家,他把这个项目比作大学里的天文学课程。

NASA新视野号为探索最远天体,离家已超69亿公里图示:“新视野号”探测器所拍摄的冥王星照片。

他说:“要想记录下‘新视野’的一点一滴,要想近距离面对这场华丽冒险,你需要做不少功课。”

发射78天后,“新视野”号迅速掠过火星轨道。大约在任务开始的7个月后,国际天文学联合会(International Astronomical Union)将冥王星重新归类为“矮行星”,引发了长达11年的公开辩论。2007年2月28日,探测器呼啸着飞越木星,它看到了炽热木卫一巨大气体云中的闪电和火山喷发。

最终在2015年7月14日,冥王星不再是天空中一个模糊的小点。“新视野”号的图像清晰显示出这是我们整个太阳系中地质最多样化的天体之一:广阔的冰冻氮平原被水冰构成的山脉所遮蔽。冥王星的卫星也令人惊叹。在“新视野”号的帮助下,研究人员第一次看到了冥卫一卡戎北极的血红色斑块。

NASA新视野号为探索最远天体,离家已超69亿公里图示:冥王星最大的卫星卡戎

“这……是一段漫长的时间,”梭利说,“但我知道这是有意义的,这是对柯伊伯带的第一次探索。”

古老遗迹

然而,冥王星只是这次探测任务的第一站。随着“新视野”号逐渐接近它的目标,天文学家们试图看看他们能否在宇宙中找到另一个更远的世界。2014年,天文学家利用哈勃太空望远镜成功地发现了一些新的柯伊伯带天体,其中三个位于“新地平线”(new Horizons)的观测范围之内。研究团队决定,在飞越冥王星之后,他们会将探测器的目的地指向其中一个,也就是我们现在称之为MU69的天体。

NASA新视野号为探索最远天体,离家已超69亿公里图示:技术人员在用空气软管清洁“新视野”号窄角望远镜LORRI的碳化硅主镜。

MU69是与冥王星完全不同的天体。它很可能是一个由岩石和冰组成的惰性球体,与海王星轨道以外的许多天体相似。据我们所知,自太阳系诞生以来,它基本上一直保持不变,每297个地球年绕太阳运行一周。

这个天体和其他类似物体一样都是静止的,它们有着与行星轨道平面一致的圆形轨道。其沿着大致平行的方向在太空中运行,有些运行的速度大致和人们走路的速度相当。当这些天体相互碰撞时受力很轻,这意味着在太阳系中所有旋转的天体中,MU69和其同类最有可能在没有重大扰动的情况下走过45亿年。

“这是我们所研究过太阳系中最古老的遗迹,”西南研究所天文学家马克·布伊(Marc Buie)说。

NASA新视野号为探索最远天体,离家已超69亿公里图示:用于组装“新视野”号的工具

近距离观测MU69将有助于回答许多问题。它的结构首先能够帮助科学家们弄清楚气体和尘埃是如何形成行星的。由于MU69在柯伊伯带的小行星中具有一定的代表性,对它的深入研究应该能揭示出更多关于其邻居的信息,包括为什么许多小行星都会发出一种独特的淡红色。

贝尔法斯特女王大学天文学家米歇尔·班尼斯特(Michele Bannister)说,“‘新视野’号在诸多小行星中选中了一个小点,使其成为一个独立的世界”。“事实上,我可以亲眼看到这些东西。这真是太棒了!”

原始的探索

不过,在科学家们获得MU69的科学成果之前,他们必须成功地将航天器引导至到大约距地球69亿公里以外的目标。由于MU69在4年半前才被发现,天文学家没有大量数据来绘制它的轨道轨迹。而且由于该天体相对于冥王星又小又暗,当银河系明亮的恒星在背景中闪耀时,要在夜空中追踪它非常具有挑战性。

NASA新视野号为探索最远天体,离家已超69亿公里图示:“新视野”号所拍摄的第一副冥王星图像

此外,MU69的确切形状也难以确定,不过天文学家认为它可能是两个合在一起的物体,也可能是一个形状像哑铃的天体。最近哈勃太空望远镜的探测还无法有效区分这两种情况。在过去几个月里,研究人员使用“新视野”号最好窄角相机LORRI拍摄了MU69的图像,并检查灰尘云等潜在威胁因素。目前还没有发现对航天器构成威胁的迹象,目前“新视野”号的任务是在距离MU69不到3540公里的地方以每秒超过12.8公里的速度飞行,同时不断拍照。

但如果该天体快速旋转,“新视野”号所拍摄的图像可能会模糊。当然,窄角相机LORRI也有可能会完全错过MU69。

“我们可能并没有把它放在图像采集的框架内,那是我们最接近小行星的一段旅程,”“新视野”号团队成员、西南研究院博士后阿曼达·赞加里(Amanda Zangari)说。“我们真的要达到极限了。”

无论“新视野”号收集到什么信息,它都需要到2020年才能将收集到的所有数据传回地球。下一步,任务科学家们对一个更宏伟的愿景抱有希望: “新视野”号将成为第一个自行发现天体并进行探索的航天器。

“我们正在开创一个先例,对吗?” “新视野”号团队成员、 行星科学研究所资深科学家苏珊·贝尼奇(Susan Benecchi)表示,“我们从来没有到过太阳系的这一区域。这是一种原始的探索。”

 
 
 

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