“新視野”的眼睛

□ 鄭永春

科學儀器是“新視野”的“眼睛”。“新視野”攜帶了7臺重30千克的科學儀器。其中光學設(shè)備有3臺。分別是：遠程勘測成像儀、可見-紅外成像光譜儀、紫外成像光譜儀，分別拍攝可見光、紅外和紫外圖片。另外4臺儀器分別是：太陽風測量儀、無線電科學實驗儀、能量粒子譜儀、學生塵埃計數(shù)器，分別用于測量冥王星附近和表面的太陽風、大氣、能量粒子和塵埃。

（1）可見-紅外成像光譜儀：拍攝冥王星及卡戎的表面地形，提供高清晰影像照片，分析表面物理現(xiàn)象和物質(zhì)組成，繪制地形圖，了解冥王星及卡戎的歷史。儀器分為兩部份，一為多光譜可見光相機，另一為紅外光譜儀，兩者共同使用一個6厘米鏡頭，用以調(diào)校焦距，收集影像。

可見光相機使用電荷藕合裝置，是近年所有外太空探測器的標準設(shè)備。天體目標的影像通過鏡頭后，再經(jīng)過四層濾鏡，在電荷藕合器成像。濾鏡分別包括一般用途的藍、綠及近紅外濾鏡，以及專用于觀測甲烷的濾鏡。

紅外光譜儀測量熱輻射光譜，獲得物質(zhì)組成信息。根據(jù)哈勃望遠鏡的觀測結(jié)果，冥王星表面以甲烷、氮、一氧化碳及冰為主，而卡戎則主要由冰組成。當探測器接近它們時，透過紅外光譜儀觀察，可能會發(fā)現(xiàn)更多的其他物質(zhì)。

（2）遠程勘測成像儀：有一個直徑20.8厘米的鏡頭，同樣以CCD成像，但沒有濾鏡和活動部件。目的是為探測器提供詳細的空間信息，即探測器在飛行途中的精確位置。通過觀測特定星體，比較觀測資料，得出探測器在途中某一點的精確位置及相位，從而控制探測器進行相應(yīng)的軌道調(diào)整。當飛臨冥王星時，遠程勘測成像儀同時拍攝冥王星表面影像，分辨率大致相當于標準足球場面積。

（3）紫外成像光譜儀：測量由冥王星及卡戎輻射或反射的紫外線，獲得不同波長的圖像，研究它們的大氣成分、表面物質(zhì)組成和溫度。紫外成像光譜儀有兩種工作模式：①氣體輝光探測模式，當探測器接近及離開冥王星時采用這種模式，目的是直接測量由冥王星及卡戎的大氣輻射或反射的紫外線，大多數(shù)時間采用這種工作模式。②掩星測量模式，當探測器飛越冥王星之后，進入冥王星日蝕陰影區(qū)時，即被冥王星星體遮掩太陽光的地方，通過測量透過冥王星大氣的太陽光，獲得冥王星大氣的成份、濃度和溫度分布。

（4）太陽風測量儀：主要用于測量冥王星附近的太陽風特性，分析從冥王星大氣中逃逸出來的物質(zhì)和逃逸速率，尋找冥王星周圍的磁層。儀器內(nèi)部有一個低能等離子體探測器，測量范圍為30～7700電子伏特。

（5）無線電科學實驗儀：當“新視野”位于冥王星的背面時，地球上的控制人員開始向冥王星發(fā)射無線電波。由于無線電信號在穿越冥王星大氣層時會產(chǎn)生一定的折射、畸變和時延，那些穿過冥王星大氣層的無線電波被飛船上的2.1米直徑高增益天線接收后，無線電科學實驗儀就會比較穿越冥王星大氣前后的信號特征，分析出大氣中氣體分子的成分、密度、溫度及大氣結(jié)構(gòu)，繪制冥王星大氣層從高空到表面的溫度和密度曲線。

當探測器近距離飛掠冥王星時，無線電科學實驗儀可以切換到輻射探測模式，直接測量冥王星發(fā)射的微弱的微波輻射，精確測量冥王星向陽面和背陰面之間的溫度變化。

（6）能量粒子譜儀：該儀器由帶電粒子探測器組成，可以測量質(zhì)子、離子、電子等帶電粒子的成分和密度等特性。通過探測大氣層頂部的中性粒子被太陽風激活而逃離大氣層的現(xiàn)象，推算大氣化學成份。

（7）學生塵埃計數(shù)器：由科羅拉多大學的學生在專業(yè)航天人員的指導(dǎo)下制造的，主要用于測量整個飛行過程中星際塵埃粒子對“新視野”的撞擊情況，包括粒子的大小、數(shù)量、撞擊飛船時的方向和飛行軌跡等。這些塵埃粒子主要來自從彗星逃逸的物質(zhì)和柯伊伯帶天體相互碰撞產(chǎn)生的殘片。

有了這些慧眼，“新視野”看到的冥王星將不再像從地球上看到的冥王星那樣霧里看花，而是要“把這紛擾的世界，看個清清楚楚，明明白白，真真切切。”