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科普知识

飞向太阳系的最远方

发布时间:2015-7-15  作者:yjxh 点击量: 


   一个星期前,在马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯大学应用物理实验室,电话铃声忽然此起彼伏,像多年前火爆的证券交易所。

    新视野号(New Horizons),这个飞行了9年半,还差几天就将飞掠冥王星的家伙,突然失联了。

    第一个接电话的是冥王星探测器新视野号的项目主管格伦·方丹;方丹马上致电现场办公室的艾伦·斯特恩;斯特恩又打给NASA(美国宇航局)行星科学部主任吉姆·格林,格林正在产房外守候着即将出生的孙子……

    几分钟之内,斯特恩和同事全都赶到了宇航飞行指挥中心,心情焦急又沮丧:新视野号可能丢了。

    这个花费众人20多年努力和7亿美元的探测器漂浮在茫茫宇宙中,周围没有阳光,漆黑一片。它唯一的奔头是冥王星——这颗太阳系最神秘和遥远的星球,总是在占星学中象征着黑暗、死亡和毁灭。在复杂的引力场环境下,它周围的小卫星不断翻转、晃动,营造出一种大反派即将登场的昏暗氛围。

    新视野号不怕这些。它为了见到冷若冰霜的冥王星,历经了“九九八十一难”。它是有史以来最快速的人造飞行物体,大约是飞机速度的100倍,飞到月球只需9个小时。

    即便如此,新视野号到达旅途的终点却仍要孤独地飞行9年多,然后在与冥王星相遇的刹那,瞪大“眼睛”观察对方,细致程度就好比飞掠一座城市时,数清楚地面上有多少座建筑物。

    它像一个首次出门远行的少年,带着人类探索宇宙的好奇与悸动,横冲直闯、不管不顾,终于要到达星辰大海的征途尽头。 

    项目的首席科学家为此工作了25年,现在,他的目标已经实现了99%

    约翰霍普金斯大学应用物理实验室被一种神经质的紧张气氛笼罩着。美国东部时间74日下午154分,这里的任务操作中心突然失去了新视野号的信号。

    正常情况下,它该孜孜不倦地向地球传输着新世界的模样。它对一切都充满好奇,这拍拍、那看看。按计划,它将用可见光和近红外相机拍摄最高分辨率为60米、迄今为止最清晰的冥王星及其卫星卡戎的照片。幸运的话没准还能“看到”冥王星上的云层或喷发的冰火山。当近距离飞过冥王星时,新视野号采集的数据量会极为庞大,以至于要在随后的一年多时间里才能陆续回传地球。

    坐在实验室里的人们喜滋滋地盼望着新视野号即将传回来的高清无码冥王星大片。如果说非要有什么值得担心的,无非是它跑得太远了。这段59亿公里的太空漫游到底有多远呢?用光速打比方,假设太阳对冥王星眨了下眼,冥王星要 5.5 个小时之后才能看到这个迷人的动作。

    如果新视野号真的遇到麻烦,想向地球的控制者们求助的话,呼救信号需要4.5小时才能到达位于地球的控制台,更不用说还需要4.5个小时才能将指令信号传回探测器。

    因此,这段失联让地球上的“爹妈”陷入焦虑。作为这项航天任务的首席科学家,斯特恩已经为此工作了25年,眼看着,他的目标已经实现了99%

    白炽灯镶嵌在天花板上,在黄色的桌面上透射出柔和的光,斯特恩和所有工程师都集结到位,他们脖子上挂着统一的工作证,死死盯住大屏幕,谁也不想眼睁睁地看着自己的“娃”成为“失孤”。

    人们的担心不是没有道理,越是靠近冥王星,新视野号遭遇险境的可能性就越大。在9天的“核心邂逅”期内,新视野号将要执行20799个指令。它得防着冥王星卫星的捣乱和那一带各种小天体的撞击。

    “滴答、滴答……”时间一分一秒流逝,实验室里的人们为新视野号揪着心。在经过了漫长的81分钟煎熬后,位于澳大利亚的NASA跟踪站终于重新建立了与新视野号的联系。人们长舒一口气。

    后来得知,此次故障原因是两条指令冲突。“你有没有遇到过这样一种情况?在努力记忆一串数字的同时,一个人却在你耳边大声说出另一串数字。”一位科研人员在推特上解释,冲突的指令让年纪轻轻的新视野号“昏了头”,赌气撒娇式地玩了把失踪。

    人们还没有观测过冥王星的完整轨道,就迫不及待地让新视野号出走异乡去寻找它了

    美国科罗拉多州博尔德西南研究院行星科学家斯特恩穿着一身黑衣,大步流星地穿过停车场。车的保险杠上贴着:我的另一个交通工具正在飞往冥王星。

    他走进霍普金斯大学应用物理实验室航天科学大楼。在大楼中庭上方,悬挂着新视野号的半尺寸模型,这个探测器看上去比斯特恩本人大不了多少。但像科学家一样,“抱负”不小。

    半个世纪以前,人类开始太阳系行星的探索之旅,足迹越来越远,从水星到海王星,每颗行星都是一个美丽新世界。比月球还小的冥王星是最后一个未被涉足的蛮荒幽冥之地。

    它是在太阳系边缘柯伊伯带发现的第一个天体,是“经典太阳系”中唯一一颗人类尚未近距离探测的行星。2006年,新视野号“背着行囊”奔赴它几个月后,它曾惨遭降级,从九大行星之一变成了矮行星。

    但它留下的疑问却很重要:能产生生命吗?表面奇特的天气是如何形成的?卫星运动有什么规律?新视野号的“脑子”里装着这些问题,等待在相遇的一刻,记录下最真实的画面,尽管兴奋的它在此之前已经拍了不少。

    “人类喜欢探索,这是当然的——就像迫不及待地拆开包装盒里的圣诞节礼物一样。”斯特恩说。

    还没有观测过冥王星的完整轨道,科学家们就急匆匆地让新视野号“背着背包”出走异乡去寻找它了。冥王星的公转周期是248年,而人类直到1930年才发现它的存在,还从未看它完整转过一圈。

    由于漫长的公转周期,2015年时正好是探测冥王星的好时机。就像奇幻小说里的情节,新视野号一旦错过绝佳的“天象”,就得再等百年。

    因此,2006年新视野号发射时,斯特恩和他的伙伴们显得火急火燎。

    科学家希望能够在22日之前完成发射,这样它就能够利用木星引力加速直奔冥王星。若晚几日出发,少了木星的鼎力帮忙,势单力薄的新视野号将会迟到3年。

    那年117日,新视野号的发射时间被定为美国东部时间下午124分,发射窗口开放至下午323分。

    斯特恩站在辽阔的发射场中等待着创造历史的时刻。天文学家克莱德·汤博于1930年发现了冥王星,而发射那天正是他9年的忌辰。“新视野号的启程是对他最好的致敬。”

    整装待发的新视野号却一直出师不顺。

    先是由于一处液氧阀门出现故障,地面发射中心决定将发射时间推迟至下午145分。

    随后,近地面和高空风力愈发强劲,发射时间又被推延。

    下午210分,一个雷达跟踪站突然发生信号故障,发射时间改至250分。

    在液氧阀门和跟踪站的故障都得到解决之后,狂风的问题却愈演愈烈,发射时间也一推再推。

    命途多舛的新视野号在第二天等来了任务控制中心停电的消息。而这次停电从早上6点一直持续到了下午5点。负责人决定将发射时间再推一天。

    2006119日下午,云层的遮蔽最终散开,新视野号在东部时间2点钟发射成功。

    “发射飞船就像赛马一样。”斯特恩说,幸运的是,一切运转无碍,到20072月,新视野号顺利地从太阳系“大块头”木星那里得到助推,沿途还抓拍了几张这颗红色巨行星的伟岸身影。

    7月的这几周,人类将把一个小小的光点变成一个真正的星球

    20155月的一天,斯特恩从博尔德来到应用物理实验室,启动新视野号和冥王星会面之前的最后一次科学小组会议。在会议室中,50名科学家趴在电脑前,一段喊着“前进!”的声音在他们头顶播出、回荡。

    斯特恩站在指挥台上,言辞谨慎,但语调却带着命令、强势和自信。“近期历史上从未有过任何一项任务得到和它一样高的关注度……我们只有一次拍照机会。” 

    “父辈”的坚持似乎蔓延到新视野号身上。重新恢复通讯后,新视野号传回了迄今为止最清晰的冥王星照片:漆黑的太空中,这颗星表面亮度不一,能看到底端一个明显亮于周围的区域,不偏不倚,刚好呈现出一颗心的形状。“这是在向地球‘示爱’吗?”人们在网络中充满温情地想象着。

    孤独地穿越整个太阳系之后,新视野号还将继续向太阳系的尽头进发,直到柯伊伯带。这是一条由大大小小的冰封物体组成的宽广带状天体,距离太阳大约50个天文单位(1个天文单位≈1.496亿千米)。人们对太阳系边缘这片寒冷黑暗的区域还知之甚少。

    “第一次火星任务并没能指望发现火山和河谷,但的确找到了。第一次木星任务并没指望能找到海洋世界和火山世界,但也找到了。所以我们要去做的就是探索,而这也是最棒的部分。”斯特恩说,“在7月的这几周,我们将把一个小小的光点变成一个真正的星球。”

    “来吧!我们正在向你最爱的矮行星冥王星进发!”2014822日,新视野号第一次在推特上卖萌。

    它带给“最爱”的礼物包括一张1991年的美国邮票,上面写着——冥王星:尚未探测。很快,这上面的文字就要过时了。

    它还揣着43万人的名字。它们被刻在“送你的名字去冥王星”光盘上。2005年,新视野号任务团队发起了这个征集活动,民众只要将自己的名字输入电子卡片,就能让问候搭上新视野号“顺风车”,一起飞往冥王星。

    在新视野号的“内心深处”,安放着一个容器,里面是一抔骨灰。容器上的铭文写道:“封装在此处的是冥王星及太阳系‘第三地带’的发现者,阿黛尔和芒罗的儿子,帕特丽夏的丈夫,安妮特和奥尔登的父亲,天文学家,教师,段子手,以及挚友:克莱德·W·汤博(19061997)。”作者 杨杰 实习生 陈轶男 原载20150715日《 中国青年报 》)

 

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