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我在茫茫太空飞行九年,终于看清你容颜

本帖由 漂亮的石头2015-07-15 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    新视野号(New Horizons)在 2015 年 7 月 14 号抵达冥王星具有什么重要意义?

    [​IMG] 太空精酿,【啤博士】成员/航天汪一只

    今天这个消息太过火爆,为大家解读一下。

    关于新视野号(New Horizons)

    [​IMG]

    这是美国宇航局新世纪发射的最先进深空探测任务,任务目标直指目前整个太阳系内最神秘的冥王星(目前没有一个人类航天器到达过)和它的至少三颗卫星(卡戎、尼克斯和许德拉),然后飞进柯伊伯带(可以理解为太阳系边缘的小行星带,目前冥王星已经被归进去了)。

    发射时间:2006 年 1 月 19 日

    飞船质量:470kg

    任务耗资:保守估计 5.5 亿美元,算是性价比非常高了!

    预计寿命:至 2038 年

    轨道特点:直接由强大的美国宇宙神 V-551 型火箭送入地球和太阳逃逸轨道(直接脱离地月引力系统飞进太阳系),相对地球的速度为 16.3 公里每秒(逼近第三宇宙速度 16.7 公里每秒,达到这个速度即有能力脱离整个太阳系),成为有史以来发射速度最快的人造卫星。先后飞跃了 132524 APL 号小行星,在 1 年后(2007 年 2 月 28 日)即抵达木星(之前最快的尤利西斯用时为 1 年半!),通过“引力拖车”(可以理解为在太空中把一颗子弹从一个枪口打入另一个枪口,再由那把抢朝另一个方向把子弹打出去)效应再次加速到超过 20 公里每秒,指向冥王星狂奔而去。下图是它的设计轨道,所有的实际时间节点都与设计完全一致,可见任务的复杂程度非同小可。

    [​IMG]

    任务目标:

    1. 全方位观测木星,获得木星大气层、环绕卫星和磁场的数据;

    2. 首次代表整个人类探测整个太阳系最神秘的冥王星及其卫星系统;

    3. 研究太阳系边界的柯伊伯带、奥尔特云及星际空间;

    4. 带着发现冥王星的 Clyde William Tombaugh 骨灰去访问这个他的星球;

    技术意义:

    1. 再次测试美国强大的核能电池 - 放射性同位素热电机系统(RTG),它使用了放射性同位素钚,理论寿命为 80 年以上。

    2. 复杂的轨道设计及深空导航、制导与控制理论验证,飞行过程中会有多次助推、木星引力借力、调整姿态、休眠重启等过程。而且最复杂的姿态调整在冥王星附近(光速传输需要 5 个半小时),可见难度着实不小。

    3. 深空天线的高强度信号通讯测试,及深空网测试。这个任务的通讯能力要求极高,你懂得。

    4. 测试及验证星上的数码接收器,可以优化并节省系统 60%的能量消耗;

    5. 深空任务的休眠与重启能力测试与验证;

    6. 一些新型仪器的再次测试或验证,比如光谱计、成像分析仪、电波科学实验、紫外线造影分光计、太阳风及等离子、宇宙尘探测器等一些列仪器。大家不用在意这些都是干什么的了,总之都很酷炫,哈哈。

    最新进展:

    已经于今天(2015 年 7 月 14 日)顺利抵达冥王星附近,距离 1 万公里左右,下图是三天前拍摄的冥王星和冥卫一彩色照片:

    [​IMG]

    今天拍摄的冥王星照片(人类历史上第一张冥王星的真实面貌!)

    [​IMG]

    它的飞跃过程全程安排:

    [​IMG]

    为什么选择冥王星?

    冥王星在 1930 年被克莱德·汤博发现,被认为已经处于柯伊伯带的小天体。在新视野发射的时候,冥王星还是传说中的太阳系第九大行星之一,刚起飞不久(2006 年 8 月)就被降级为矮行星了,而且第九大的位置也在 2005 年让给了最新被发现的太阳系的阋神星。

    距离太阳:44 亿公里到 74 亿公里之间

    公转周期:约 248 年(人类还没有看到它公转一周)

    大小:大约质量是月球的六分之一,体积的三分之一

    已知卫星:5 颗,都起了名字,懒得查了

    轨道的特殊之处

    1. 这颗星球的轨迹是不在太阳系的普遍平面之内的,有 17 度夹角,所以看起来是酱紫的,极为特殊。

    [​IMG]

    2. 它有时会穿过海王星的轨道,比它更近太阳,但是不会相撞的,表担心。

    冷知识

    它的命名人是个 11 岁小孩,获得了 5 英镑作为命名的奖励;

    华特·迪士尼 1930 年设计米老鼠的宠物时,起名布鲁托,来源于冥王星的名字(Pluto)。

    冒昧评价一下:

    1. 这个任务本质还是验证一系列深空探测飞行器必备的核心技术,各种理论及工程实践的验证,进一步强化美国的航天和深空探测老大地位,验证更高级的技术。对他们来讲到底飞哪个星球干什么任务,只不过是科学和政治意义的问题,能否拿到资金做出一颗卫星来(NASA 也要跪求资金啊)。但背后的技术实力才是王道

    2. 科学意义上第一次走入冥王星,正式揭开了太阳系内所有行星的面纱(在发射之前是这样想的,后来冥王星被降级也木有办法啊)。

    3. 为全人类飞出太阳系的人造飞船数量再 +1(以前四个都是美国的,旅行者 1 号 2 号,先驱者 10 号 11 号,我以前解答过这个问题美国几十年发射的那个探索宇宙的飞船飞到哪儿了现在?)。

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