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[星宇奥秘]NASA 新视野号探测器 探测记录

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图片:2.jpg


“新视野号”探测器飞越了海王星轨道,距离它的目标——冥王星还有不到1年的航程。图片来源:NASA

美国航空航天局(NASA)的冥王星探测器“新视野号”(New Horizons)已经飞越了海王星的轨道。这是它在途中飞越的最后一座里程碑。它将继续前往冥王星,并于2015年7月14日近距离飞掠那颗遥远的星球,成为首个近距离飞临冥王星的人造物品。

跟钢琴差不多大小的新视野号探测器,2006年1月自地球启航,破天荒地只花了8年零8个月,就抵达了距离地球足有44亿千米的海王星轨道。新视野号探测器此次抵达海王星轨道之际,恰逢人类探测器唯一一次造访海王星25周年纪念——1.9.8.9年的8月25日,NASA的旅行者2号探测器对海王星进行了历史性的近距离造访。


“这一宇宙级别上的巧合,将NASA历史上标志性的外太阳系探测器之一,与我们的下一代外太阳系探测器关联在了一起。”NASA行星科学部主任吉姆·格林(Jim Green)说,“整整25年前,就在海王星,旅行者2号让我们有机会向一颗当时尚未被探测过的行星投去了‘第一眼’。现在,轮到‘新视野’探测器了。明年夏天,它将揭示尚未被探测过的冥王星及其卫星们的惊人细节,随后继续挺进广袤的外太阳系深处。”


新视野号探测器是在北京时间8月25日上午10:04飞越海王星轨道的,现在它距离海王星大约40亿千米,差不多是地球到太阳距离的27倍。尽管到海王星的距离要远远超过当年的旅行者2号的最近纪录,新视野号上的望远相机还是在7月10日远距离拍摄了几张海王星的照片。


“NASA的旅行者1号和2号完整探测了太阳系的中部区域,所有的巨行星都在这一区域围绕太阳运行,”新视野号探测器首席科学家、美国西南研究院的艾伦·斯特恩(Alan Stern)说,“现在,我们正站在旅行者号宽阔的肩膀上,要去探测更遥远和神秘的冥王星系统。”



图片:1.jpg



25年前,旅行者2号近距离飞掠海王星(远处那颗蓝色星球)和海卫一(近处这颗黄色星球),为明年夏天新视野号探测器飞掠冥王星作了一场预演。图片来源:NASA

新视野号科学团队中有几位资深成员,1.9.8.9年时参与过旅行者号的科学团队。许多人还记得,旅行者2号靠近海王星以及它那颗大到堪比行星的卫星海卫一(Triton)时,拍回的那些照片如何提升了人们对随之而来的发现狂潮的期许。如今,随着新视野号开始靠近冥王星,他们的心情也越来越激动,就像当年一样。

“25年前的那种感受是——这真是太酷了,因为我们即将第一次近距离看清海王星和海卫一,”美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的拉尔夫·麦克纳特(Ralph McNutt)回忆道,他现在领导着新视野号高能粒子的研究工作,并且仍供职于旅行者号等离子体分析团队。“同样的事情,在新视野号上会再来一遍。哪怕还在今年夏天,距离飞掠仍有一年的时间,我们的相机拍到的冥王星和它最大的卫星只是小小的光点,我们也知道有一些不可思议的事情就在前面等着我们。”


旅行者号对海王星系统的造访,揭示了海王星本身一些前所未见的特征,比如大暗斑——这是一个巨大的风暴,跟木星的大红斑类似,只是没有那么长寿。旅行者2号还首次拍回了海王星这颗冰质巨行星的光环系统的清晰照片,这些光环太过暗淡,从地球上很难看清楚。“海王星给了我们惊喜,海卫一也给了我们惊喜,”美国加州理工学院旅行者号项目科学家埃德·斯通(Ed Stone)说,“我确信冥王星也会继续这一传统。”


许多科学家觉得,1.9.8.9年对海王星的飞掠(这也是旅行者号与行星的最后一次遭遇)可能已经给明年夏天即将到来的事件提供了一次预演。科学家提出,拥有冰封地表、明亮两极、多变地形甚至冰火山的海卫一,就是被海王星强拉入伙的一颗类冥王星天体。科学家最近复原了旅行者号拍摄的关于海卫一的影像,用它们给这颗古怪卫星构建出了迄今为止最好的全球彩色地图——对于明年近距离飞掠冥王星来说,这算是一道开胃菜。


“关于冥王星看起来像不像海卫一,两者到底有多相似,存在大量的推测,”麦克纳特说,“对于类似这样的首次遭遇,最棒的一件事就是——我们不知道我们会看到什么,但过去几十年来对新行星首次探测的经验告诉我们,我们会大吃一惊的。”


与旅行者1号和2号的历史性观测类似,新视野号在探测冥王星之后,还将继续深入柯伊伯带(太阳系中由海王星轨道以外的冰质天体构成的一个盘状区域),以及太阳系外侧甚至太阳系以外的其他区域,去探索更多的未知。


“除了美国,没能哪一个国家展示出了探索如此遥远之地的能力。”斯特恩说,“美国领导的行星及空间探索,已经达到了一个没有任何其他国家可以企及的高度,而新视野号将继续这一领先优势。随着新视野号这一最新、最快且能力非凡的行星探测器再次代表美国,代表NASA创下行星探测领域的新记录,我们感到无比自豪。”


图片:1.jpg


[invensys于2015-05-12 21:30编辑了帖子]
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    2014-08-27 15:47
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发布于:2014-11-17 21:29
科学平台

图片:2.gif






Ralph影像及红外线成像仪/分光计
主要是用作拍摄冥王星及卡戎的地表情况,提供高清晰的彩色图片,从而分析研究冥王星和卡戎地表的物理现象及组成成份,制成地表地图。仪器分为两部份,一为可见光相机MVIC,另一为线性光波长锁定光谱计LEISA,两者共同使用一支6厘米(三吋)镜头,用以调校焦距,收集影像。
可见光相机使用CCD电荷藕合装置,是近年所有外太空巡游探测船的标准设备。影像通过镜头后,再经过四层滤镜,在电荷藕合器成像。滤镜分别有专用作观察甲烷的滤镜,其余则为一般用途的蓝、绿、及近红外线泸镜。透过制作地表地图,可以明了冥王星及卡戎过去的历史。
线性光波长锁定光谱计,利用量度热辐射光谱,而获得物质成份及组成的资料。根据量子物理学,每一种物质都有它自己独特的光谱,犹如人类的指纹,量度光谱就可知道是何种物质。从哈勃空间天文台观察得知,冥王星表面以甲烷一氧化碳及冰成份为主,而卡戎则主要是。当探测器接近它们时,透过光谱计观察,可能会发现更多其他物质。

REX电波科学实验
REX实际上只是一组安装在通讯系统内的电路板,主要是稳定由地球传过去的下载讯号,确保资料不会遗失,是一组非常重要的装置。而另一个作用,就是用作外太空电波科学实验,测试有关远距离通讯技术。REX接收由美国太空署的深空网络传过来的讯号,然后将讯号经由高增益天线传回返地球,科学家比较前后同一个讯号的差别,就能了解知道当中因为太阳风辐射源磁力场重力波所产生的影响,求得出有关数据。
当探测船飞到冥王星的后面,接收或传返地球的讯号都会穿越过冥王星的大气,电波会被大气中的气体分子的重量、高度及温度的不同而有所改变。REX将这些改变了的讯号记录下来,然后传返地球,有助了解冥王星大气层、游离层的结构、压力、及温度。 REX还有一种辐射计的工作模式,可以量度微弱的冥王星自己发射出来的电波。当探测船飞越冥王星之后,这些测量可以准确提供冥王星背向太阳一面的温度资料。


LORRI长距离探测成像仪
测量由冥王星及卡戎辐射或反射出来的紫外线,得出冥王星及卡戎大气、地表的组成、分布、温度的装置。Alice有两种工作模式,一为探测大气光模式,是当探测船接近及离开冥王星时使用,直接量度由冥王星及卡戎的大气辐射或反射出来的紫外线,是较多时间使用的工作模式。另一种模式是测量掩食光模式,是当探测船飞过冥王星之后,进入冥王星日蚀阴影区时,即被冥王星星体遮掩太阳光的地方,利用量度透过冥王星大气的太阳光,求得大气的成份、温度、及浓度的分布。

SWAP太阳风分析仪
长距离探测成像仪 (Long Range Reconnaissance Imager,LORRI) 为探测船提供详细的空间资料,即是探测船本身在航行中精确的位置。从观察特定的星体,比较有关资料,得出探测船在某一点精细准确的位置及相位,从而指令探测船作出相应的调整。成像仪有一支直径20.8厘米(8.2吋)的镜头,同样以CCD电荷藕合装置成像。结构相比于Ralph影像及红外线成像仪/分光计简单得多,全组仪器并无滤镜及活动部份。 当飞临冥王星时,成像仪同时拍摄冥王星表面影像,精细度为100米乘100米,大小略大于一个足球场面积。

PEPSI离子质谱仪
太阳风分析仪是分析在冥王星附近由太阳吹过来的粒子─太阳风,可以探测到冥王星是否有磁场。若而是有磁场存在,就可以得知它的范围,强弱,以及冥王星大气中气体粒子逃逸的速度。

VBSDC宇宙尘分析仪
这是一个由美国科罗拉多州大学师生主导的研究项目,装置可以分析探测船在飞往冥王星沿途所收集太阳系各区的宇宙尘,测量及比较这些漂浮粒子的物理及化学性质。离开冥王星之后,研究会继续,更有可能是人类历史上首次接触到柯伊伯带的物体。名字中的VBS指的是“Venetia Burney Student”,源于为当年尚是学生,而为冥王星取名的薇妮提亚?巴尼女士之名。
[invensys于2014-11-17 21:32编辑了帖子]
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发布于:2014-11-17 21:32
对木星的观测

图片:1.jpg



2007年2月,新视野号飞越木星时,拍摄了木星和木卫一的照片。这张照片是红外三个波段拍摄的木星,木卫一是用自然色彩经过数字叠加后形成。照片还拍摄到木卫一正在喷发的火山。


图片:1.png



新视野号在2007年2月28日通过木星的近木点

接触的主要目标包括木星云层的动力学,但比伽列略号的观测程式精简了许多,并且从木星磁层的磁尾中读取质点的资料。这艘航天器的轨道在磁尾内运行了一个月。新视野号还观察了木星黑夜侧的极光和闪电。


图片:1.jpg





新视野号也提供了长圆形BA (木星上的一个风暴特 征,非正式的名称是"小红斑") 的第一张特写,因为这个在卡西尼号经过时仍是白点的风暴变红了。
[invensys于2014-11-19 10:01编辑了帖子]
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发布于:2014-11-18 19:05
飞掠冥王星后还有机会交会更远的柯伊伯带天体吗
有兀自生死的血色纱 仍轻柔,晕染着,你的发。 惯看每缕人间的烟花, 湮灭成,盈满双眼的沙。 流年中的石桥渐风化, 你目送,那痴缠,与无瑕。 黯淡或是天真的目光, 千万遍,勾勒你的伤疤。 你曾痴狂,你曾挣扎, 都不过是,故纸堆中的一划。 一寸流光,一寸黄粱, 千年描画。 千年前你曾跪向黄昏中的雪, 祈求将彻骨相思夭折成决绝。 泪水模糊千山上皎皎明月, 而今恍惚隔世后无缘再见。 将每双熟悉的眼洗涤得无邪。 他曾为某人某事抛下一切, 只因最后有你把所有绝望终结。 一段纷繁遥远的韶华, 凝铸成,指下血,心口砂。 那些来去匆匆的脸庞, 从未曾,知晓你的过往。 当这岁月,试图麻木你脸颊。 一声叹惋,一声唾骂, 无需作答。 千年前你曾跪向黄昏中的雪, 祈求将彻骨相思夭折成决绝。 泪水模糊千山上皎皎明月, 而今恍惚隔世后无缘再见。 千年后你见证多少生死离别, 将每双熟悉的眼洗涤得无邪。 他曾为某人某事抛下一切, 只因最后有你把所有绝望终结。 黄泉外仍有明月, 曾洒落在你眸间。 而如今无垠血色千万次开谢, 昏沉雾霭中有萤火杳杳明灭。 你将自己囚禁于人世边沿, 只为祭奠当年的无悔无怨。 这里是所有疲惫遗憾的终点, 每个旅人的悲伤都与你重叠, 你看过无数双死灰般的眼, 才将那些爱恨埋入这黄泉永夜。 有容颜,铭刻于你的骨血, 此生已无从忘却。
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发布于:2014-11-19 10:04
接近冥王星

图片:1.gif


新视野号首度瞄准冥王星 (2006年9月21-24日)。

新视野号在2006年9月21-24日测试LORRI时,首度捕捉到冥王星的影像,并在2006年11月24日释出 。这张影像从距离冥王星42亿公里远处拍摄,确认航天器能够追踪遥远的目标,这对航向冥王星和开普带中的其它天体是极为重要的。

新视野号计划在2015年从不到10,000公里的距离飞越冥王星,在最接近时新视野号相对于冥王星的速度是13.78公里/秒,与卡伦的距离将接近至约27,000公里,但在飞行的过程中还可以修改这些参数。
[invensys于2014-11-19 10:06编辑了帖子]
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发布于:2014-11-19 10:09
柯伊伯带任务
在飞越冥王星之后,新视野号将继续深入柯伊伯带。任务规划师正在寻找一个或多个直径在50至100公里这个范围内的柯伊伯带天体,进行类似与冥王星接触一样的飞越。取决于有限的机动能力,使得这一阶段的任务只能寻找靠近新视野号飞行路径上的合适柯伊伯带天体,而排除了任何企图飞越像阋神星这种比冥王星大的海王星外天体的计划。可能的区域将会是之前努力搜索海王星外天体时未曾涵盖过的区域,和避免过于接近银河系的平面,因为这会使暗淡的天体难以被侦测到。

图片:2.jpg


[invensys于2014-11-19 10:13编辑了帖子]
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发布于:2014-11-19 10:12
里程碑

图片:1.gif



2005年6月13日 — 航天器离开霍普金斯大学应用物理实验室(APL)至金石太空飞行中心(GSFC)接受最后的测试。
2005年9月24日 — 航天器装载在C-17运输机上,经由安德鲁空军基地以航空货运送到卡纳维拉尔角。
2005年12月17日 — Transported from Hazardous Servicing Facility to Vertical Integration Facility at Launch Complex 41
2006年1月11日 — 主要发射窗口开启,但因须进一步的测试而延期发射。
2006年1月16日 — 发射用的阿特拉斯火箭,序列编号,rolled out onto pad。
2006年1月17日 — 第一天的发射尝试,因为天气不稳定(强风)被中止。
2006年1月18日 — 第二天的发射尝试,因为APL的控制中心在早晨突然停电而中止。
2006年1月19日 — 在美东标准时间14:00(世界时19:00),由于云层的遮蔽,经过短暂的延迟后顺利发射。
2006年4月7日 — 探测器飞越火星轨道。
2006年5月初期 — 探测器进入小行星带。
2006年6月13日 — 探测器在04:05(世界时)以101,867公里的距离飞越小行星APL(2002 JF56),并传送回照片。
2006年10月下旬 — 探测器离开小行星带
2006年11月28日 — 发布第一张远距离拍摄的黯淡冥王星影像。
2007年1月8日 — 开始与木星接触。
2007年2月28日 — 在05:43:40(世界时),距离230.5万公里(2,304,537 km)处以21.219公里/秒的速度飞越木星。
2007年3月5日 — 结束与木星的接触。
2008年6月8日 — 探测器飞越土星的轨道。
2009年12月29日 — 探测器到冥王星的距离较地球接近。
2010年3月8日 — 探测器飞越小行星83982。
2011年3月18日 — 探测器飞越天王星的轨道。
2014年8月24日 — 探测器飞越海王星的轨道。


计划
2015年7月14日 — 探测器预计在11:47(世界时)在13,695公里的距离上以13.78公里/秒的速度飞越冥王星。
2015年7月14日 — 探测器预计在12:01(世界时)在26,927公里的距离上以13.87公里/秒的速度飞越卡伦。
2016年 - 2020年 — 可能飞越一或多个柯伊伯带天体(KBOs)
2029年 — 探测器离开太阳系。
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发布于:2014-11-21 15:29
新视野号12月将苏醒

图片:1.jpg




八年以来,新视野号在距离地球大约48亿公里的地方一直整装待命。现在,它即将苏醒过来,开始一场与矮行星冥王星的亲密接触。科学家正在准备实施一项为期6个月的计划,12月6日,这架体积仅有钢琴大小的航天器将对冥王星进行拍摄,并获取相关的数据。

自2006年1月发射以来,新视野号已经累计休眠了1873天——相当于飞行时间的三分之二。从2007年中期到2014年下半年,它经历了18次“打盹”,每次持续时间从36天到202天不等。

在休眠模式下,航天器的大部分都断了电。机载计算机对系统运行进行监控,并将每周航标状态发送回地球。“新视野号一切正常,在深空里安静地航行——距离地球约48亿公里,但它的休息时间马上就要结束了,” 新视野号任务运行主管、约翰霍普金斯大学应用物理学实验室的埃利斯·鲍曼(Alice Bowman)说,“新视野号是时候醒过来了,开始工作,创造历史。”

操作人员平均每年要启动一次新视野号,以检查关键系统是否正常,校准仪器,搜集科学数据,预演与冥王星相遇时的场景,并在必要时修正方向。

今年8月,有关在12月苏醒过来的程序已经被编入了新视野号的机载计算机,命令它在12月6日格林尼治标准时间晚上8点(北京时间12月7日凌晨4点)恢复工作。大约90分钟之后,新视野号将发送信号至地球,显示它已经处于“活动”模式;这些信号,即使是以光速传输,也需要4小时25分钟才能到达地球。


位于马里兰州的新视野号任务团队将于格林尼治标准时间12月7日凌晨2:30(北京时间12月7日上午10:30)收到确认信息。此时,新视野号与地球距离将在46亿公里以上,距离冥王星约2.6亿公里——略少于两倍的日地距离。此次任务的最主要目的是研究冥王星及其最大卫星卡戎的地质和地形情况,对它们的表面成分和温度进行绘图。科学家还希望了解冥王星的大气结构和成分,对冥王星较小的卫星进行研究,并寻找新的卫星和卫星环。

新视野号上装有7种仪器,包括先进的红外成像和紫外线光谱仪、一台紧凑型多色相机、一台高分辨率望远镜相机、两台强大的离子光谱仪、一台空间尘埃探测仪和两台无线电科学实验装置。整个新视野号航天器所用的电能来自一个放射性同位素热电发生器,运行时所需的电能与两个100瓦灯泡相当。

对冥王星及其卫星的观测将从明年1月开始,一直持续到7月底。7月14日,新视野号将到达距离冥王星最近的位置。多年的努力,就是为了此次相遇的那一刻,新视野号团队信心满满。早在发射之后一年时,他们就进行过一次完美的飞越木星任务。他们还每年进行训练,预演整个航天器与冥王星相遇、飞越的过程。

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发布于:2014-12-07 13:56
新视野号探测器苏醒

图片:1.jpg


在距离地球29亿英里(约合46.6亿公里)之外,美国宇航局的新视野号探测器发回一个信号,让地球上的控制人员们欣喜若狂——在经历漫长的休眠之后,这艘飞往冥王星的飞船已经按计划苏醒,并将开始执行探测冥王星的任务。

关于新视野号苏醒的第一个确认信号来自位于美国马里兰州的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(APL),他们借助设在澳大利亚的巨型天线,在美国东部时间12月6日21:30左右(北京时间12月7日10:30分许)接收到来自这艘飞船的苏醒确认信号。但实际上这艘钢琴大小的探测器是在4.5小时之前,也就是北京时间7日清晨6点左右发出的确认信号,由于距离太过遥远,以光速传播的无线电信号也需要经过长达4.5小时的时间才能走完单程。

随后的进一步参数回传确证了这艘飞船的确已经完全从休眠状态中苏醒过来。


[invensys于2014-12-08 14:21编辑了帖子]
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cchikong
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发布于:2015-02-05 14:04
新视野号拍到的冥王星照片。
(左)半年前  
(右) 十天前  
靠近了不少啊!
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游客

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