美国国家航空航天局(NASA)的新视野(New Horizo​​ns)探索了由Ultima Thule历史性的新年飞行路线

时间:2020-02-23  author:酆润醋  来源:manbext体育  浏览:124次  评论:164条

距离三年十亿英里, 至少还有一个开创性的,千载难逢的里程碑:一个名为2014 MU69的小型机构的新年飞越,非正式地称为Ultima拓乐 - “超越已知世界” - 在NASA命名竞赛中。

像冥王星一样,Ultima Thule是遥远的柯伊伯带的居民,这是一个超出海王星轨道的巨大境界,居住着无数矮行星和46亿年前太阳系诞生后留下的冰冻残余物。

即使是哈勃太空望远镜,Ultima Thule也不仅仅是一个昏暗的光点,它将成为有史以来最直接探索的最遥远的物体,这一记录可能会持续数十年甚至更长时间。

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如果一切顺利的话, 将以每小时32,000英里的速度 - 每秒近9英里的速度 - 在新年当天上午1​​2:33以比赛目标为目标,在距离看不见的大约2,200英里的Ultima Thule里面进行比赛。表面。

四个小时后,宇宙飞船将转向瞄准地球上的碟形天线以确认成功相遇。 几个小时后,第一批高优先级图像和其他数据将开始回到太阳系内部。

“整个团队,人们都准备好,他们在游戏中,我们迫不及待地去探索,”新视野首席调查员艾伦斯特恩周五表示。 “这已经有三年半了(自从冥王星飞越以来),我们努力工作,人们已经准备好看到这一回报,看看我们可以了解太阳系的诞生。”

在Ultima Thule离地球41亿英里的距离,它将接收无线电信号,每秒186,000英里,6小时7分58秒,穿过海湾到约翰霍普金斯大学巴尔的摩附近应用物理实验室的等待科学家。 预计第一张高分辨率图片将在1月2日的新闻发布会上公布。

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自2006年1月从卡纳维拉尔角发射以来,美国宇航局的“新视野号”探测器已经行驶了大约41亿英里。它于2015年7月由冥王星通过,现在距离遥远的柯伊伯带不到一半,在历史悠久的元旦飞越的边缘。 46亿年前,太阳系诞生后遗留下来的一小块遗体。 NASA

尽管政府正在关闭,但预计公众将能够继续关注 。 但为了以防万一,为NASA制作和运营New Horizo​​ns的应用物理实验室计划在和实验室的上发布图像和其他数据。

在1月4日从地球上看,新地平线在太阳落后移动之前,预计只会有少量图像和其他高优先级数据暂时中断通信。 但即使下行恢复,也需要大约20个月才能将整个宝库带入地球。

这是因为所涉及的距离太远,来自New Horizo​​ns的30瓦发射器的微弱信号以及NASA全球跨越其他要求,用于与太空系统中的航天器通信。

对于渴望研究原始云团的未受影响的残余物的科学家来说,漫长的等待将是值得的。

斯特恩在本月早些时候接受采访时表示,“我们之前访问过的所有内容都已经过一段时间的热身。” “小行星靠近太阳运行,彗星......天生冷,但是当它们在地球轨道附近时,我们只有在它们温暖的时候才能到达彗星。热量,温暖会导致化学反应发生它可以驱动表面处理等,从而创造一种进化。“

他说,Ultima Thule“完全没有被这些东西所标记。” 它被归类为“冷经典”,即柯伊伯带身体,其近乎圆形的轨道仅略微倾斜于太阳系行星的平面。 另一个主要的柯伊伯带身体群体,由更接近太阳的物质组成,在遥远的过去被重力相互作用推向外面。

但不是冷古典音乐和Ultima Thule。

“它距离太阳40亿英里,它一直存在,它的温度刚刚超过绝对零度,”斯特恩说。 “我不相信我们曾经访问过的任何一个对象,它的整个存在都是冷酷的。所以这真的是一个时间囊,这是科学价值。”

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艺术家对Ultima Thule的印象。 科学家们知道身体有一个细长的形状,但它是否由这里想象的两个叶片组成,或者是一个更均匀的马铃薯形物体还不得而知。 NASA

斯特恩表示,New Horizo​​ns的飞行距离Ultima Thule的飞行次数比冥王星飞行时的飞行次数高两倍,“因此图像会更加细致。”

“我们将会发现这个东西是如何构建的,它是如何构建的,它是如何形成的,如果它有一个大气层,如果它有卫星,如果有卫星,我们将采取它的温度,我们他说:“我要测量它的雷达反射率,我们会发现它是否被地层留下的尘云所包围。”

“所有这些以及更多,因为我们不只是拍摄影像,”他补充道。 “我们绘制它的表面,我们用颜色绘制地图,除此之外,我们将它映射成立体声,所以我们到处都有地形。我们不仅仅确定它的构成,而是我们将它从一个地方映射到另一个地方,看看它是否是在任何地方都是一样的,或者它是由较小的构建块组成的。“

该遭遇有五个主要目标:表征Ultima Thule的地质,形态和拓扑; 绘制表面颜色和成分; 确定其结构; 搜索卫星和环; 并寻找任何一种昏迷或气氛。

新视野科学团队的合作者凯瑞利瑟说:“Ultima Thule可能会被严重陨坑,高度凹陷,甚至可能从古老的流动和古老的活动中变得光滑。” “我们不知道。直到一月份到达那里我们才会知道。我等着惊讶。”

新地平线于2006年1月在大约13年前发射,于2007年2月飞越木星,以巨行星为目标测试其仪器,更重要的是,利用其重力将飞船投入到冥王星的快速轨道上。

即便如此,在整个航程中,它比喷气式客机快100倍,在2015年7月仍然需要八年的时间才能达到目标,飞过7,800英里的距离来收集第一张特写照片和丰富的数据关于太阳系最着名的矮行星。

冥王星的第一个详细图像到达

虽然冥王星遭遇是航天器的主要目标,但任务管理人员知道它将留下推进剂并且其核电供应将使探测器在20世纪20年代保持运转。 在冥王星飞越之前,该团队要求观察哈勃太空望远镜的时间,以寻找可能接近冥王星的机会目标,这些目标可能足够接近新地平线的轨迹以实现另一次飞越。

哈勃在2014年6月26日拍摄的图像中发现了Ultima Thule。它被编目为2014 MU69并给出了小行星编号485968.对其轨道的分析显示New Horizo​​ns可以通过后冥王星轨迹校正机动来达到它。

在冥王星遭遇完成后,NASA经理们批准了任务延期。 精心策划的火箭射击进行了调整,调整了New Horizo​​ns的路线,以便与Ultima Thule建立即将到来的相遇。

New Horizo​​ns直到今年8月15日才发现其采石场,距离超过1亿英里。 这是一个几乎看不见的光点,直到星期一,即飞越前一天,它仍然只是一个更亮的光点。

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由哈勃太空望远镜于2014年发现,从地球上看,Ultima Thule只是一个昏暗的光点。 NASA

即便如此,科学家至少还有一些想法,当New Horizo​​ns到达那里时会发生什么。 基于掩星观测,其中Ultima Thule在从地球上看到的背景恒星前面经过,研究人员认为目标是一个长约17英里的细长体。 它可以由近距离轨道上的两个物体或物理连接的两个波瓣组成,即所谓的“接触二进制”。

研究人员知道,Ultima Thule只能获得地球上约0.05%的阳光,他们知道它的颜色是红色的。 但他们还不知道它的确切尺寸,是否有任何环,卫星或任何气氛痕迹。

“真的,我们不知道会发生什么,”斯特恩在十月的一次会议上告诉行星科学家。 “我们在2014年才发现它,哈勃太空望远镜在其极佳的能力极限下工作。我们已经能够足够了解它的轨道,能够拦截它并瞄准它。但我们知道的其他很少“。

无论发现什么,它都会非常非常快地发生。 Ultima Thule的小尺寸意味着New Horizo​​ns的相机直到遭遇前一天才会开始解决它。

例如,在周日,最佳照片的每个像素或像素的分辨率约为6.2英里,而Ultima Thule将测量两到三个像素。 在新年前夜,分辨率将提高到每像素3.4英里,身体将测量五到六个像素。

但到了新年的那个晚上,分辨率将提高到每像素1000英尺,在那之后的一天,每个像素500英尺,Ultima Thule延伸到215像素。

斯特恩说:“虽然我们的飞行速度与通过Ultima的速度大致相同,但我们通过的是冥王星,而冥王星的大小与北美大陆差不多。” “所以,当我们离冥王星10周时,我们已经可以像哈勃太空望远镜一样解决它的磁盘了,每周我们都可以看到越来越多的细节。

“但是10周外的Ultima只是远处的一个点。当我们开始解决它时,它将保持距离的一个点,直到飞行前一天。到飞越后的第二天,我们将会很高分辨率图像,我们希望比冥王星的最佳图像分辨率更高。所以它会很快。“

New Horizo​​ns配备了六种主要仪器:一种名为Alice的成像光谱仪,一种叫做Ralph的多光谱可见光摄像机,一种远程侦察成像仪 - LORRI--采用8英寸望远镜,太阳风粒子探测器,一个充满活力的粒子光谱仪和一个学生建造的尘埃计数器。

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艺术家对New Horizo​​ns太空船以每小时32,000英里的速度冲过Ultima Thule的印象。 NASA

此外,其无线电系统包括电路,能够精确分析地球信号通过大气层时引起的变化。

数据存储在冗余的8 GB固态录像机上,并使用带有83英寸宽固定碟形天线的X波段发射器发送回地球。 数据传输速率将略好于每秒1,000位。

斯特恩说,这次遭遇对新视野的挑战比冥王星更为严峻。

“由于各种不同的原因,这一点更难。首先,它更小,更小,因此更难跟踪,更难以接受,”他说。 “它减小了100倍,减少了10,000倍。其次,每年,船上核电供电都会减少。所以现在我们必须更加谨慎地管理哪些仪器和航空电子设备,我们必须更多地管理我们的电力小心。”

发射13年后,航天器的单一放射性同位素热电发电机(RTG)仅产生约190瓦的功率,大约足以为三个标准灯泡供电。

此外,由于科学团队不知道会发生什么,New Horizo​​ns将仔细搜索Ultima Thule周围的区域,寻找卫星或其他特征,因此“会有很多空白的天空图像只是因为我们试图在我们发现月亮的时候覆盖整个区域。“

在飞越飞行四天之后,随着太空船从地球上看,太阳船在太阳后面移动,与新地平线的通信将暂停。 科学团队优先考虑数据回放,以确保在停电开始前Ultima Thule的高分辨率图像到达地球。

“这比我们之前在New Horizo​​ns所做的任何事情都要快得多,”斯特恩说。 “从本质上讲,它是从远处的一个点到现实世界的一夜之间的转换。我认为在1月的第一周,当我们得到第一张详细的图像时,将会是令人惊叹的!不仅仅是科学的。我认为对于那些关注新闻的人来说,看看和思考我们的种族可以做什么,我们的物种可以做些什么,将是惊人的。“

当被问及New Horizo​​ns是否可以达到第三个柯伊伯带目标时,斯特恩说他希望他的团队在短期内专注于Ultima Thule。 但是在遭遇完成之后,“我们将寻找另一个飞越目标。我不能向任何人,你或NASA承诺,我们会找到一个(但是)我可以告诉你:我的团队没有什么比得到更多第二个。“

编者注:这个故事的部分内容最初是为杂志编写的,在这里经过许可使用。