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帖子主题:10年长途跋涉今朝终结:新地平线探测器今天抵达冥王星

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10年长途跋涉今朝终结:新地平线探测器今天抵达冥王星

北京时间2015年7月14日19:49分,因为冥王星将被揭开真容注定将成为一个特殊的时刻。

先来看看下面的事实吧。

据研究证实,地球与冥王星的距离约为48亿公里。

如果不好理解,我们做个这样的比喻吧。

将太阳比做一个直径30厘米的篮球,那么地球就是直径2.75毫米的绿豆,要把这颗绿豆放在离篮球30米远的地方,月球的直径只有0.614毫米,相当于一个小沙粒,冥王星直径0.424毫米,是一颗更小的沙粒,而太阳和地球的距离接近一个标准篮球场的长度(28米),也就是说,地球和太阳的关系,大致相当于位于篮球场一端的一颗绿豆绕着篮球场另外一端的篮球在旋转,而冥王星则是1.2公里之外的一颗小沙粒在围绕着篮球运行。

下面的3张图也能形象地说明太阳系内这9颗行星之间的大小关系。

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因为冥王星体积比月球还小,因此冥王星现在称为矮行星,就是小矮子行星。

在飞行了大约48亿公里、飞行时间达9.5年之后,美国宇航局(NASA)于2006年1月19日发射的“新地平线号”(New Horizon,现也翻译作“新视野号”)探测器将成为人类首个造访冥王星的探测器。据计算,“新视野号”将于北京时间2015年7月14日19:49到达与冥王星最近的地方,距离是1.25万公里,15分钟后靠近冥卫一(卡戎),这将是第一个靠近冥王星的人类探测器。由于只是飞掠而非环绕,新地平线号只有30分钟的时间近距离观察这颗遥远的矮行星以及它的卫星卡戎。在这段时间内,新地平线号将保持静默并专心观察,结束后再与地球恢复联系,恢复联系的时间预计是北京时间7月15日9:02分。由于地球与冥王星的距离约有48亿公里之遥,这意味着每字节探测数据传送回地球的时间需耗时4.4小时,因此未来几天探测器所搜集到的全部信息要传输回地球将需要足足16个月的时间,分布在地球上的NASA共3个地球站将要开足马力工作了。

类似这次的深空探测壮举已经有几十年没有发生过了,美国同志们在上世纪60年代和70年代曾探索过太阳系地球附近的岩质行星(水星、金星、火星)、80年代则是火星轨道之外的气态巨行星(木星、土星、天王星、海王星),现在终于将要一探太阳系外围被冰等气态覆盖的行星的真容了,想到即将为我们解开太阳系行星系统中的最后一个谜团,美国NASA“新地平线号”运维团队的科学家们这几天心情已兴奋得无法用语言形容了。

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2015年7月8日,“新地平线号”在距离冥王星600万公里外唤醒后拍到的冥王星(右)及冥卫一卡戎(左)的照片。

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图像处理后的冥王星照片

若此次探索成功,人类将完成对所谓“传统九大行星”的考察之旅,让每一颗行星都至少被探测器探访过一次。上一个被探索的是海王星,“旅行者2号”(Voyager-2)探测器在1989年曾掠过海王星,之后一路绝尘飞进太阳系深处,目前距离地球为180亿公里。

对比之下,中国深空探测目前还局限在月球和火星(嫦娥2号拓展项目,目前正向着火星前进,距离地球已达1亿公里以上),我们需要加把劲啊!

背景资料

[1]“新地平线”号探测器是什么东东?

美国宇航局(NASA)冥王星探测器“新地平线”于2006年1月19日下午2时(北京时间20日凌晨3时)在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地成功发射升空(此前因故障2次推迟发射),当时预计它只要在2006年1月27日前发射升空,就能确保其接近木星并借助木星引力提升自身速度,并且可于2015年年中到达冥王星附近。据测算,“新地平线”若直飞冥王星反而会多用4年左右的时间。

冥王星是太阳系中离太阳最远和最小的行星,“新地平线”是人类第一个造访冥王星的探测器。冥王星探测项目耗资约7亿美元。科学家认为,研究冥王星有助于加深对太阳系形成的理解。

“新地平线”探测器重454千克,携带7种科研仪器。由于冥王星离太阳太远,因此“新地平线”无法使用太阳能,不得不依靠所携核动力电池(钚放射性衰变)提供动力,这和现已朝着太阳系边缘飞行的旅行者1号、2号是一样的。

“新地平线”以每小时7.5万公里的速度飞行,由于它所携动力燃料不足以供其减速和进入环绕冥王星轨道之用,因此它将通过飞掠的方式在与冥王星及其卫星“亲密”接触后,继续前行进入冥王星轨道之外的柯伊伯带进行5年的考察研究。柯伊伯带位于太阳系外缘,据研究它是由太阳系形成的早期剩余物质组成,是太阳系长周期彗星的主要发源地。

即使这样,包括旅行者1号、2号在内,“新地平线号”应该无法接近太阳系边缘,因为据研究太阳系的最外缘还有一个称为奥尔特云的冰、尘物质层,这些探测器的核动力电池能量完全耗尽前距离奥尔特云还很远,当然如果它们靠天文自主导航真能飞到太阳系与银河系星际物质的交界处,人类天文学知识将更加丰富和全面。

宇宙浩渺是激发人类探索的无穷动力。

[2]为什么冥王星被称为矮行星?

2006年8月24日之前我们一般都说太阳系有九大行星,但这之后变成了八大行星,原因就是把冥王星由行星降级为矮行星(dwarf planet),dwarf的意思直译就是矮小的,当然我们常说的侏儒,矮子也是这个单词。

2006年8月24日,国际天文学联合会在布拉格会议讨论,结果是把从冥王星从九大行星行列中排除,正式降格为矮行星。

1、关于冥王星的行星资格的争论

冥王星刚被发现之时,它的体积被认为有地球的数倍之大。很快,冥王星也作为太阳系第九大行星被写入教科书。但是随着时间的推移和天文观测仪器的不断升级,人们越来越发现当时的估计是一个重大“失误”,因为它的体积要远远小于当初的估计。此外,冥王星(pluto)的行星身份也一直以来成了天文学家们争论的焦点,这也是因为一直以来对行星没有一个具体清楚的定义。尤其,自1992年首次发现“柯伊伯带”(Kuiper Belt)以来,更多关于天文发现加剧了人们其行星资格的争论。

2、新发现重新引发争论

进入21世纪,天文望远镜技术的改进,使人们能够进一步对海王星外天体(trans-Neptunian objects)有更深了解。2002年,被命名为50000 Quaoar(夸欧尔)的小行星被发现,这个新发现的小行星的直径(1280公里)要长于冥王星的直径的一半。2004年,被命名为90377 Sedna(塞德娜)的小行星的最大直径也达到了1800公里,而冥王星的直径也只不过2320公里。

2005年7月9日,又一颗新发现的的海王星外天体被宣布正式命名为厄里斯(Eris)。根据厄里斯的亮度和反照率推断,它要比冥王星略大。这是1846年发现海王星之后太阳系中所发现的最大天体。尽管当初并没有官方的共识,它的发现者和众多媒体起初都将之称为“第十大行星”。也有天文学家认为厄里斯的发现为重新考虑冥王星的行星地位提供了有力佐证。

就连冥王星的显著特征——它的卫星和大气,也并不是独一无二的,海王星外天体带中的一些小行星也有自己的卫星。而且厄里斯的天体光谱分析也显示它和冥王星有着相似的地表,此外厄里斯也有一个较大的卫星戴丝诺米娅(Dysnomia)。

3、国际天文学联合会(IAU)的决议——开除冥王星行星“星籍”

根据国际天文学联合会2006年8月24日通过的决议,被称为行星(planet)的天体要同时满足三个主要条件:

1)该天体须位于围绕太阳的轨道之上(冥王星符合)

2)该天体须有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡(hydrostatic equilibrium)的形状,也就是它的形状要接近于球形(这一条是对气态巨行星而言的,冥王星符合)

3)该天体须已经清空了其轨道附近的区域(这一条不太好理解,它的意思是说行星必须要清空自己绕太阳公转的其它影响因素,即行星必须独立绕太阳运行,不能受其它因素的影响。简单说就是,如果想当行星,那你就必须独立围绕太阳运行,不能受其它卫星的影响。听到这一条,冥王星就非常郁闷了,因为冥王星和它的卫星(即冥卫一)是互相绕着转的,类似双星的关系,两者再一起绕着太阳公转,这样看来,冥王星和自己的卫星究竟哪个算独立的行星是无法自证清白的,根本原因是冥王星质量太小所致,既然这样干脆自己就别当行星了,有人会说,月球也是绕着地球转的,那地球为什么算行星?因为月球是完全绕着地球转的,地球绕太阳公转和月球是没有什么关系的,所以地球的行星资格是没有问题的,看看下图就明白了)

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地球-月球轨道 冥王星与冥卫一(卡戎)

(图中红十字线代表质量中心)

因为冥王星不符合上述第3)条行星标准,因此只好从行星家族被扫地出门,变成了现在的矮行星名称。

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      敏于行而讷于言
      2015/7/14 9:51:55

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