“新視野”探測(cè)器最新成果解讀

□ 鄭永春

北京時(shí)間7月14日19：49分，“新視野”探測(cè)器抵達(dá)最接近冥王星的位置，距離冥王星表面約為1.25萬千米。但實(shí)際上此次新聞發(fā)布會(huì)上發(fā)布的冥王星照片并非“新視野”在最近距離時(shí)拍攝的冥王星照片，而是探測(cè)器距離冥王星76.6萬千米時(shí)拍攝的一幅舊圖，14日凌晨傳回地球。因?yàn)椤靶乱曇啊痹陲w越冥王星時(shí)是沒有通信的，無法傳回探測(cè)數(shù)據(jù)。

20：04，“新視野”最接近冥衛(wèi)一，距離冥衛(wèi)一表面約為2.88萬千米；

20：51和 22：18，“新視野”先后穿越太陽光被擋住的冥王星和冥衛(wèi)一的背影區(qū)；

7月 15日早上 9：02分，“新視野”有15分鐘的時(shí)間與地面通信，告知它的設(shè)備狀態(tài)。而真正的高分辨率圖像要15日晚上才能傳回地球。

由于冥王星與地球相距遙遠(yuǎn)，即使以光速傳播，控制“新視野”探測(cè)器的信號(hào)也需要4個(gè)半小時(shí)抵達(dá)探測(cè)器，而地面收到探測(cè)器執(zhí)行完指令的通知又需要4個(gè)半小時(shí)。就像老北京見面問候一句“吃飯了么”，你回復(fù)一句“吃過了”，這么簡單的一件事也需要9個(gè)小時(shí)才能完成。所以，“新視野”探測(cè)器的控制指令都是很早之前就已經(jīng)精確計(jì)算好了的，一旦執(zhí)行就只能聽天由命，無法中途撤回。

移動(dòng)和聯(lián)通由于網(wǎng)速太慢飽受詬病，不過它們的網(wǎng)速比起“新視野”探測(cè)器的“網(wǎng)速”已經(jīng)可謂高速。“新視野”探測(cè)器向地球傳回探測(cè)數(shù)據(jù)的下行速率僅為每秒1.68kb，即使用一張用手機(jī)拍攝的大小為2M的普通照片傳回地球也需要二十分鐘，所以“新視野”探測(cè)器拍攝的照片并不能馬上傳回地球，而是在完成近距離拍照和觀測(cè)任務(wù)后，利用奔赴柯伊伯帶其他天體的漫長旅途中的無聊時(shí)間來下載這部“大片”，而這些數(shù)據(jù)完全傳回地球需要兩年多（26個(gè)月）的時(shí)間。

根據(jù)“新視野”的初步探測(cè)成果，發(fā)現(xiàn)冥王星的北極存在極冠，主要成分是氮冰和甲烷冰。各位請(qǐng)注意，甲烷從液態(tài)結(jié)成冰的溫度為零下183℃。而氮?dú)庠诹阆?83℃才能成為液氮，從液氮固結(jié)成冰需達(dá)到零下218.9℃。冥王星極冠上分布的氮冰和甲烷冰，足以說明那里究竟冷到了何種程度。

“新視野”探測(cè)發(fā)現(xiàn)，冥王星的直徑約為2370千米，大于之前的預(yù)期值。雖然冥王星不再是行星，已經(jīng)降級(jí)為矮行星。但幸運(yùn)的是，冥王星得以繼續(xù)保持繞太陽公轉(zhuǎn)的第九大天體的美名。而且說白了，現(xiàn)行的行星定義并非完美無缺，是否承認(rèn)冥王星是行星，很大程度上取決于天文學(xué)家的態(tài)度。冥王星雖然體積小了點(diǎn)，但仍然存在咸魚翻身再次成為行星的機(jī)會(huì)。考慮到卡戎（冥衛(wèi)一）并非真正圍繞冥王星運(yùn)轉(zhuǎn)，冥王星和卡戎都圍繞他們的公共質(zhì)心運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，卡戎也有升級(jí)成為行星的機(jī)會(huì)。太陽系現(xiàn)在有八大行星，未來或許會(huì)有十大行星，甚至可能發(fā)現(xiàn)新的行星，這實(shí)際上取決于我們對(duì)太陽系整體的認(rèn)識(shí)。不管怎樣，冥王星和卡戎這哥倆此生只能共進(jìn)退了。

“新視野”探測(cè)器上的可見光和近紅外相機(jī)拍攝的冥王星表面的最高分辨率為約60米，是迄今為止最清晰的冥王星照片，成像質(zhì)量遠(yuǎn)超“哈勃”望遠(yuǎn)鏡拍攝的冥王星。如果幸運(yùn)的話，“新視野”還有望拍攝到冥王星表面的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和紋理信息，以及冥王星上的云層等。從現(xiàn)在的情況看，冥王星不太可能有像木星、土星那樣具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)。在如此低溫之下，冥王星上也不太可能會(huì)有冰火山或液態(tài)噴泉。

大衛(wèi)·布萊維特是來自美國馬里蘭州的約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的行星科學(xué)家，目前主要從事“信使”探測(cè)水星的任務(wù)。應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室成立至今已有70多年的歷史，是美國規(guī)模最大的大學(xué)研究中心，現(xiàn)有員工5300名，其中68%是科學(xué)家和工程師。應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室是“新視野”探測(cè)器的研制單位，也是這艘探測(cè)器的運(yùn)行機(jī)構(gòu)。大衛(wèi)雖然沒有直接參與“新視野”任務(wù)，但一直關(guān)心和了解它的探測(cè)進(jìn)展。今年夏天，為促進(jìn)中美科學(xué)家在行星科學(xué)領(lǐng)域的國際合作，受中國科學(xué)院國際訪問學(xué)者計(jì)劃的資助，大衛(wèi)來到中國科學(xué)院國家天文臺(tái)，與筆者開展合作研究。

大衛(wèi)的中國妻子凌女士已先于大衛(wèi)回美國，凌女士同為應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室一員，她告訴筆者，應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室慶祝“新視野”飛越冥王星的活動(dòng)規(guī)模宏大，上千名員工和訪客參加了慶典，超百家媒體云集在應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的柯薩科夫中心，向全世界現(xiàn)場直播飛越冥王星的過程。而且接下來的幾天還有一系列的科學(xué)展示活動(dòng)，跟蹤報(bào)道飛越冥王星的最新成果。

留在中國的大衛(wèi)說：“雖然我沒有出席這些慶祝活動(dòng)，但我同樣很高興能在國家天文臺(tái)與我的中國同行合作研究嫦娥衛(wèi)星的探月數(shù)據(jù)。”

大衛(wèi)認(rèn)為，“新視野”任務(wù)是人類第一次從如此之近的距離觀察冥王星，因此這是歷史性的一刻。冥王星、冥衛(wèi)以及在柯伊伯帶的他們的姐妹們是太陽系的重要成員，很有必要了解他們。通過研究冥王星的成分、地質(zhì)、演化歷史，可以了解太陽系的形成，甚至其他恒星系統(tǒng)中行星的形成過程。

開展“新視野”探測(cè)任務(wù)的目的部分是為了滿足人類對(duì)周圍環(huán)境天生的好奇心。無論這些環(huán)境是在山后、地平線上還是在遙遠(yuǎn)的太陽系空間，都應(yīng)該去探索它。大衛(wèi)舉例說，假如波利尼西亞人的祖先一直待在亞洲的海灘上，他們可能永遠(yuǎn)也沒有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)夏威夷、薩摩亞、馬庫薩斯群島、復(fù)活節(jié)島以及太平洋上的其他島嶼。

大衛(wèi)表示，他幸運(yùn)地生活在一個(gè)富裕的國度，可以用很少量的資源讓他們?cè)诳茖W(xué)研究、藝術(shù)和人文領(lǐng)域追求夢(mèng)想。實(shí)際上，美國航宇局花的錢不到聯(lián)邦預(yù)算的1%。而對(duì)太陽系不同行星之間的比較研究有助于我們理解地球是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的。除了科學(xué)家，美國航宇局的太空項(xiàng)目還聘用了許多工程師、項(xiàng)目管理者和服務(wù)人員。太空探索牽引了新技術(shù)的進(jìn)步，激勵(lì)年輕一代選擇科學(xué)、工程和數(shù)學(xué)作為他們的求學(xué)專業(yè)或終身職業(yè)。這些年輕人將成長為下一代的技術(shù)領(lǐng)袖，有助于保持國家的經(jīng)濟(jì)競爭力。

大衛(wèi)在科研合作中向筆者展示了他強(qiáng)烈的求知欲和探索精神。他認(rèn)為中國正在快速發(fā)展，也已經(jīng)邁出了太陽系探索的關(guān)鍵一步。偉大的國家從事偉大的事業(yè)，中國在基礎(chǔ)研究上的投入，包括嫦娥工程那樣的太空探測(cè)項(xiàng)目，是中國作為大國的重要標(biāo)志。

大衛(wèi)說，與美國的太陽系探測(cè)任務(wù)比較，他本人很贊賞中國在探月工程實(shí)施中，從一開始就規(guī)劃了環(huán)繞、著陸、采樣返回的繞落回三步走的計(jì)劃。這種持續(xù)一貫的計(jì)劃有利于技術(shù)進(jìn)步，有利于不斷加深對(duì)月球的認(rèn)識(shí)。