冥王星及其衛星卡戎示意圖

　　“新地平線”探測冥王星藝術想象圖

　　新聞背景

　　經過約9年的長途跋涉，美國研制的世界第一個冥王星探測器“新地平線”，將在1月15日來到距地球約47億千米遠的冥王星附近，開始探測太陽系邊緣的冥王星及其衛星，然后飛向柯伊伯帶，去尋找關于太陽系起源和地球生命起源的線索。

　　好事多磨波折不斷

　　錯過發射窗口要再等200年

　　冥王星曾是太陽系中離太陽最遠的一顆行星，后來因為個頭小被降格為矮行星。它與地球的最近距離也有47億千米，最遠達100多億千米，因此目前雖然人造探測器已經走近了太陽系里的所有大行星，以及一些小行星、彗星甚至炎熱的太陽進行探測，從那里獲取了許多寶貴的信息，但至今還沒有一個空間探測器光顧過冥王星。

　　到了20世紀90年代末，隨著空間探測技術達到了較高水平，美國航空航天局曾制定過一個名為“冥王星-柯伊伯快車”的計劃，內容是探測冥王星和其衛星卡戎以及柯伊伯帶天體。它原計劃于2004年12月18日發射，但后來由于研制經費超支等多種原因，又被美國航空航天局勒令下馬了。

　　不過，此舉遭到了很多天文學家的激烈反對，他們堅持要讓探測冥王星計劃再次上馬。美國行星學會還發動了“拯救冥王星計劃”運動，最后美國航空航天局終于在2000年12月20日發表了聲明。他們將不采用原計劃，而是向全球征集新的方案，并提出了比較苛刻的要求：一是要在2015年前飛抵冥王星，另一個是花費金額不能超過5億美元，公開征集方案的截止日期是2001年3月19日。由美國航空航天局之外的研究小組公開地參與太空計劃的競標，這在其歷史上還是首次，目的是為了堵住批評者的嘴。

　　經過多番評審，最后來自美國西南研究院和霍普金斯大學應用物理實驗室的一個聯合小組提出的“新地平線”計劃被認可。該計劃總預算額為4.88億美元，它能發回比原來的“冥王星-柯伊伯快車”計劃多10倍的觀測數據，如果2006年2月以前發射，它能于2015年夏天抵達冥王星。于是，美國航空航天局2001年12月宣布，重新啟動冥王星探測計劃。

　　“新地平線”計劃必須按時完成，2004至2006年是最后的發射冥王星探測器的最佳時間，如果錯過了這次機會，需要等200年以后才有理想的發射窗口。為此，專家們開始爭分奪秒地研制“新地平線”探測器。盡管中間還是出現了一些波折，但最終都被克服了。

　　日夜兼程披星戴月 至今發射后飛行最快的航天器

　　2006年1月19日，美國終于發射了 “新地平線”冥王星探測器。其主要任務有兩個：一是探測位于太陽系邊緣的冥王星及其衛星卡戎；二是探測位于柯伊柏帶的小行星群。

　　這個像三角鋼琴般大小的探測器以5.79萬千米/小時的速度飛行，是至今發射后飛行最快的航天器，目的是按時走近遙遠的冥王星進行探測，獲得有價值的信息。它在發射后9小時內就飛過了月球，而當年美國“阿波羅”載人登月飛船用了3天的時間才抵達月球。然后，“新地平線”又僅飛了13個月就走近了木星，目的是以木星作為引力跳板進一步提速，從而更快地飛向遙遠的冥王星。

　　到了木星后，“新地平線”通過借力加速到7.5萬千米/小時，而且此后其上的絕大部分儀器都處于休眠狀態，這就像個人電腦待機一樣，以便節約電力，延緩設備老化并降低運營開支。不過，每年其上的設備都會被喚醒，目的是接受例行檢查及軌道校正和儀器校準，或者是執行一些特定的觀測任務。此外，“新地平線”還會每周發回一個信號，它被稱作“綠色信號燈”，其目的是讓地面控制人員知道它還活著，沒有死掉，它只是睡著了。

　　2014年12月7日，美國“新地平線”從休眠中被喚醒，以準備執行探測冥王星的任務。此時，它距離冥王星約有2.6億千米，但距離地球已超過46.6億千米，這意味著該探測器發送的信號要“走”上4小時26分鐘才能傳回地球。它從遙遠的深空給地球傳來的信號表明，“新地平線”目前很健康，現正安靜地在深空中漫游。

　　在喚醒后的數周里，“新地平線”的地面團隊全面檢查這個空間探測器，測試了它在飛越冥王星時需用的各種電腦程序，以確保各種系統和科學儀器在2015年1月開始探測冥王星的工作。

　　不斷靠近牽手七月 能分辨冥王星達60米地貌

　　從2014年12月7日到2015年7月底，“新地平線”的所有系統一直處在“清醒”狀態。剛開始探測時，冥王星和其衛星卡戎是不能分辨的亮點，但是隨著探測器的逐漸靠近，就能看到它們越來越多的細節。

　　當“新地平線”距離冥王星約100萬千米時，其上的各種設備開始對冥王星和其衛星進行全方位的探測，向地球傳回圖片。當“新地平線”距冥王星有16萬千米時，其上的相機能繪制出冥王星及其衛星卡戎的第一批地圖。以后的幾個月里，它將不斷地拍攝照片，進行光譜測量。

　　“新地平線”與冥王星的最近距離為9600千米；與卡戎的最近距離為2.7萬千米。處于最近距離的時間約半個小時。此間，探測器將用可見光和近紅外相機拍攝最為清晰的冥王星和卡戎“特寫”，甚至能分辨出冥王星上達60米的地貌。而現在所獲得的冥王星圖像的最高分辨率為500千米左右，它是由 “哈勃”空間望遠鏡拍攝的。

　　2015年7月，“新地平線”將飛越冥王星和卡戎，時間約為1個地球日。其間，它將探測冥王星大氣層發出的紫外線輻射，還將在近紅外波長上獲取光譜圖，以了解冥王星及卡戎表面成分和這些物質的分布及溫度。

　　當探測器飛過冥王星到達它的陰面時，探測器可借助卡戎反射過來的光線繼續對冥王星陰面的地表情況進行探測。此外，將從地球向冥王星發射無線電波。那些穿過冥王星大氣層的無線電波可被探測器上的高增益天線接收，然后，“新地平線”上的儀器會根據無線電波的折射情況推算出冥王星大氣層的溫度和密度。

　　不入軌道直接飛越 柯伊伯帶有更多秘密需破解

　　那么，為什么“新地平線”不進入冥王星的軌道進行長時間觀測呢？其原因有兩個。一是其飛行速度必須非常快，這樣才能用9.5年時間到達距離地球約50億千米的冥王星，如果“新地平線”要進入冥王星軌道，它必須將速度降低90%，這就要求多攜帶1000倍的燃料，從而會導致成本猛增。二是如果進入冥王星軌道，“新地平線”將無法繼續前行，探測柯伊伯帶。

　　在2015年7月考察冥王星任務結束后，“新地平線”會繼續向離地球更遠的宇宙空間地方飛，并將在2017至2020年抵達一個由彗星和其他宇宙碎片構成的中間環帶