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新視野號 - 冥王星任務

經過九年多的旅程,新視野號太空探測船將飛越冥王星,並於2015年7月14日最接近冥王星,讓我們第一次近距離觀察這顆位於柯伊伯帶的矮行星和它的五顆衛星。

歷史Top

 

在八十年代後期,美國太空總署最初曾考慮派遣航行者一號探測船飛越冥王星。但是任務被認為有過高的風險,而土星的衞星土衞六泰坦則被認為是一個更現實和有趣的目標,因此決定不選擇前往冥王星探索。

但這激勵了艾倫‧斯特恩博士和其他幾位年輕的行星科學家。1989年,他們向美國太空總署提請上訴成功,開始研究前往冥王星任務的可行性,這計劃稱為「冥王星-350」。然而,任務提案開始時,剛巧遇上美國太空總署削減預算,任務被認為過於昂貴。

美國太空總署考慮以較少儀器的小型任務、非核能而使用更長時間飛行的任務取代。而在2001年,強烈的科學界和公眾壓力最終說服了美國太空總署接受冥王星和柯伊伯帶的探索任務建議書,計劃名為「冥王星-柯伊伯帶的機遇公告」。

2001年4月,總共有5個議案提交給美國太空總署,應用物理實驗室的斯特恩博士所率領的新視野號提案是其中之一。2001年6月該議案與競爭對手噴氣推進實驗室的冥王星與外太陽系探索者概念同被選出,並以45萬美金再作進一步研究。

美國太空總署最終在2001年11月29日通知斯特恩博士新視野號已經獲選為前往冥王星的任務。由於負責制定及領導此項任務的應用物理實驗室和西南研究所均沒有行星任務的經驗,因此必須減少探測船的風險,成本和進度便極為重要。新視野號任務共有2 500的工作人員參與開發。2006年1月19日,在第三次嘗試倒數後,探測船由擎天神五號火箭發射升空,是冥王星的發現者克萊德‧湯博逝世後的9週年。

擎天神五號火箭
在2006年1月19日,美國太空總署的新視野號探測船由擎天神五號火箭搭載,在藍天下升空。

 

規格Top

 

新視野號是一個相對較小的探測船,重481千克。它最顯著的特徵是2.1米的碟形天線,以無線電與地球聯繫。碟形天線下面是一個載有7台科學儀器的三角型船身。儀器重量不到30千克,只使用30瓦能量。沒有太陽能電池板,因它離太陽數十億公里,不能選用太陽能。能源是來自利用鈈-238放射性衰變的熱電發電機。

 

預期結果Top

 

冥王星相信擁有氮氣的大氣層和複雜的季節,表面似乎有明顯的表面標記,並且或許有冰。新視野號將飛越冥王星的大氣層,量度大氣層與太陽風的相互作用,並拍攝冥王星及其衞星表面的詳細圖片,儀器還會分析冥王星的超薄大氣層。

 

矮行星Top

 

2006年,國際天文聯會投票議決,重新把冥王星分類為矮行星,並宣布冥王星不是行星,因為它沒有清除軌道附近的天體。

冥王星曾被視為太陽系的異數,但近年天文學家發現有更多類似冥王星的天體。到目前為止,國際天文聯會已把另外四個天體定名為矮行星:包括在冥王星軌道以外的鬩神星、鳥神星與妊神星,以及在小行星帶的穀神星。

 

冥王星的奧秘Top

 

新視野號正在前往冥王星途中。這顆矮行星即將首次有無人探測船探訪。被發現85年後,冥王星將揭示它的秘密。它的表面是甚麼樣子呢?它有山脈、峭壁、撞擊坑嗎?它冰凍的土層是甚麼化學成分?而它那稀薄的大氣層呢?太陽風的帶電粒子又怎樣影響它的大氣層?2015年7月自有分曉。

 

冥王星之旅Top

 

發射 2006年1月19日
新視野號由擎天神五號運載火箭搭載,成為以最快速離開地球軌道的太空探測船,它只需九小時便飛過月球。

火星 2006年4月7日
探測船經過火星的軌道。

木星 2007年2月28日
探測船經過木星,並利用這顆巨行星的重力協助前往冥王星,速度超過每秒20公里。

土星 2008年6月8日
探測船經過土星的軌道。

天王星 2011年3月18日
探測船經過天王星的軌道。

海王星 2014年8月25日
新視野號經過海王星的軌道後,於2014年12月6日在休眠狀態中被喚醒。

冥王星 2015年7月14日
新視野號將於香港時間19時49分59秒最接近冥王星。由於新視野號的高速,冥王星的觀測只會維持兩小時。

柯伊伯帶天體 2017年至2020年
如美國太空總署許可,新視野號將前往一至多個柯伊伯帶天體。

   行星
 

新視野號Top

 

新視野號
(按圖下載原圖。
 JPG, 7MB, 3348x4852)

冥王星高能粒子光譜儀        PEPSSI
冥王星高能粒子光譜儀 將探測從冥王星大氣層逃逸的離子。

冥王星周邊太陽風分析儀    SWAP
冥王星周邊太陽風分析儀 將會量度冥王星與太陽風的相互作用。

遠程勘測成像儀    LORRI
遠程勘測成像儀 是一具8.2吋光學望遠鏡,將用以拍攝冥王星和其衞星表面的高解像照片。

學生塵埃計算器    SDC
學生塵埃計算器 是由學生運作,不斷量度探測船碰上的塵埃,以監察它遇上甚麼。

拉爾夫    Ralph
該儀器由可見光多光譜成像相機線性干涉儀成像光譜陣列 組成。它們分別在可見光範圍及紅外線波段工作。它將會繪製冥王星和其衞星的地表成份及溫度,並攝取彩色地圖及可見光圖像。

愛麗絲    Alice
這個紫外線成像儀將會分析冥王星大氣層的結構和成份。

無線電科學實驗    REX
無線電科學實驗 將探測冥王星大氣層的結構和溫度。

通訊 Communications
直徑2.1米的 高增益天線 讓探測船能與地球進行通訊。

控制 Control
探測船可依三個軸移動及指向不同的方向。

動力 Power
探測船由 放射性同位素熱電發電機 利用鈈-238產生動力。

 

任務目標Top

 

-          繪製冥王星和冥衞一凱倫的地表成份

-          繪製冥王星和冥衞一凱倫的表面温度

-          描繪冥王星和冥衞一凱倫的地質和形態的特性

-          描繪冥王星中性大氣層的特性及其逃逸率

-          尋找冥王星的光環及額外的衞星

-          尋找圍繞冥衞一凱倫的大氣層

-          進行額外一個或多個柯伊伯帶天體的類似調查

 

新視野號探測船還帶備了些甚麼?Top

 

一面美國國旗及一面佛羅里達州州旗

小部分太空船一號的碳纖材料

部分克萊德‧湯博的骨灰                        

一隻由世界各地收集到43萬個名字的光碟

 

新視野號探測船所拍攝回來的相片Top

 

(圖片來源: NASA/JHUAPL/SRI)

在八年間木衞一艾奧的表面特徵變化
在八年間木衞一艾奧的表面特徵變化 (發布日期: 01-05-2007)

木星四大衞星的合成相片
木星四大衞星的合成相片(發布日期: 01-05-2007)

木衞一艾奧的特瓦史塔火山噴出巨型煙流
木衞一艾奧的特瓦史塔火山噴出巨型煙流。 (發布日期: 14-05-2007)

新視野號首張冥王星和冥衞一的彩色相片
新視野號首張冥王星和冥衞一的彩色相片。(發布日期: 14-04-2015)

新的彩色圖像
新的彩色圖像顯示冥王星有兩面極為不同的地貌,一面有一串平均分佈的黑點。 (發布日期: 01-07-2015)

冥王星上的心
冥王星有一個橫跨約1,600公里的明亮心形區域。由於沒有明顯的撞擊坑在「心」中,因此該區域可能比較年輕。其他地區卻滿佈撞擊坑,因此相對古老,也許有數十億年的歷史。這表明冥王星經歷了一個漫長而複雜的地質歷史。 (發布日期: 14-07-2015)

冥王星最大的衞星冥衞一
在局部放大圖片的左上方,可見冥王星最大的衞星冥衞一上,有一個中間有座山峰的深谷。局部放大圖片由頂至底部覆蓋約390公里,有小量撞擊坑可見。 (發布日期: 16-07-2015)

冥王星的大氣
背向陽光,冥王星的大氣圍繞著冥王星猶如一個光暈,碳氫化合物所造成的霧霾,由冥王星地面延伸至高達130公里的上空流動的冰和意想不到地厚的霧霾,是新視野號任務的最新發現。這揭示遙遠的冥王星是一個奇境處處的冰封世界。 (發布日期: 25-07-2015)