飞向太阳系边疆的“新视野”

    遥远的地域

　　当海王星被发现之后，美国天文学家洛韦尔推算出在海王星之外还应有一颗行星，人们也开始了寻找，可是一直到1916年他去世之前也没有发现这颗行星。1930年1月，洛韦尔天文台的青年天文学家汤博，终于在新望远镜拍下的照相底片中发现了这颗行星，这就是冥王星。冥王星比我们的月球还小得多，但由于它独特的位置，使它迎来了太阳系第九大行星的美名。冥王星的公转周期约为248年，从发现至今，它在轨道上只走了约1/4圈。它距离太阳有45天文单位，是一个阴冷、黑暗，充满着未知的神秘世界，被人们称作是地狱，也就是中国传说中的冥界。

　　1978年7月，美国海军天文台的克星里斯蒂在研究冥王星照片时，发现冥王星上有个隆起，于是他把1970年以来所有的冥王星照片统统找出来研究，最后得出结论，这个隆起物是冥王星的卫星，也就是冥卫一。它被命名为“卡戎”，在希腊神话中，卡戎是一位摆渡的艄公，如果谁死了，他就会把死者的尸体送过冥河，进入冥界。冥王星和卡戎就是这样驻扎在太阳系最遥远的地方，那里就是太阳系的边疆。

　　卡戎直径大约是冥王星的一半，与其说它是冥王星的儿女，不如说它是冥王星的兄弟——天文学家把它们称作一对双行星，在整个太阳系中恐怕仅有地球和月亮能与之类比——这两个兄弟亲密无间，冥王星脆弱的大气很可能就有一部分溢出到卡戎附近的轨道上。看上去，它们似乎拥有一个共同的大气层。然而奇怪的是，这兄弟俩个性迥然不同：虽然总体来说，它们密度大约是水的两倍，主要有三分之二的岩石和三分之一的水冰构成。但是冥王星地表大部分被强挥发性的氮霜覆盖着，也不乏甲烷和一氧化碳雪层的痕迹，而卡戎却裹在杂质水冰之中。有关冥王星和卡戎，存在着太多的谜团需要揭开。

　　坎坷的冥王星探测计划

　　从上个世纪六十年代开始到现在，短短数十年时间里，人类的探测器已经踏遍了太阳系的所有地方，不论是赤红的火星，还是一团大气的木星，乃至于子孙众多的土星家族，在炎热的太阳周围，也常常出现人类探测器的光顾。还有一些小行星、彗星、卫星，探测器都从那里获取了宝贵的资料，大大地拓宽了我们的视野，给我们绘制了一幅生动多彩的太阳系全景图。不仅如此，对于太阳系和生命起源等重大基本问题也找到了不少的线索。但是，至今还没有一个探测器光顾过冥王星。要想造访冥王星，可谓困难重重。首先，那里距离地球实在太遥远，人类的探测器还缺乏这样的远征能力，但探测冥王星又显得十分迫切。

　　冥王星正逐渐地远离太阳，吸收的热量越来越少，不到二三十年，整个大气就将“冻住”，沉降到表面，这对研究它非常不利；再加上冥王星的年很长，到下次大气解冻，将是二十三世纪！另外，就像地球一样，冥王星和卡戎上也有极夜，如果是在它的黑夜到达那里，长时间的黑夜将会广泛地覆盖要探测的区域，大大妨碍航天器的拍摄和探测。

　　在上世纪90年代末，美国航空航天局（NASA）制定了一个名为冥王星－柯伊伯快车的计划，来探测冥王星及其卫星卡戎和柯伊伯带天体。计划于2004年12月18日发射，2006年3月9日飞临木星并借助其引力飞向冥王星，于2012年12月24日于冥王星相遇。此计划无疑有极大的科学价值，如果能够实施，不仅能让我们对那个未知世界有更多的了解，还有助于揭开类似太阳系起源等许多重大谜题。

　　但是，随着深入调研，此计划的预算增长了两倍，达到8亿美元。NASA同时还希望进行探测木卫欧罗巴的计划。另外，两次火星登陆的失败也令NASA雪上加霜。2000年 9月13日，NASA宣布停止冥王星—柯伊伯计划。这遭到了很多天文学家的激烈反对，它们坚持要让探测冥王星计划再次上马。美国的行星学会发动了“拯救冥王星计划”运动。发动其会员与国会议员接触，向他们告知探测冥王星的重要性和紧迫性。他们向议员们发送了10000张“支持冥王星—柯伊伯任务”明信片，甚至在他们的网站上公布出各州议员的联系方法。

　　他们鼓动科学家们，还有那些热衷于太空探索的人们，通过传媒、网络，散发万张明信片、书信等各种形式让大众及国会议员们了解探索冥王星和柯伊伯带的重要意义，敦促美国国会提出议案要求航天局重新做出考虑。人们的努力没有白费，最后美国航空航天局于2000年12月20日发表了声明，他们将不采用原计划，而是向世界范围内征集新的计划，并在大学、实验室等研究机构以及航空公司之间竞标，看谁的计划能够用最少的支出完成冥王星－柯伊伯之旅；而且还提出了比较苛刻的要求，提出的方案必须具有两个特点：一是要在2015年前飞抵冥王星，另一个是花费金额不能超过五亿美元。公开征集截止日期是2001年3月19日，公开地由航天局之外的研究小组参与太空计划的竞标，这在美国航空航天局历史上还是首次。

　　还是行星学会，开始了为这个任务的奋斗，他们自己掏出400万美元，用于研制太阳帆，试图用太阳帆为动力来实现冥王星的探测。这种利用太阳能的方式是利用太阳光子来驱动一个巨大的帆板，就像风吹轮船的风帆那样。这个风帆是用非常薄的材料制作的，当来自太阳的光子击打在这层薄膜上的时候，它就可以推动飞船前进了，这种方式中的动力系统就是太阳帆。利用太阳帆，可以很容易地使探测器的速度达到90千米每小时，使之能在数年时间里，飞到太阳系以外的空间。但是，有关太阳帆的研究却不是一帆风顺的，它的研制过程中出现了很多意想不到的难题，直到现在，太阳帆还是没有通过正式试验。

　　与此同时，还有很多机构提出了其它方案。最后让NASA认可的是“新视野”计划，也就是现在将要执行的冥王星探测计划。

　　“新视野”计划

　　这个计划是由一个临时组成的机构来完成设计的，它的主持者是西南研究所、约翰霍普金斯大学应用物理实验室的艾仑•斯特恩，其它成员来自二十多个大学和研究机构。最终这个项目就由美国霍普金斯大学应用物理实验室负责建造。

　　“新视野”的整个费用预计是4亿8千8百万美元，包括超过8千万的预算性储备，预计在2015年夏天前到达冥王星，这满足了航天局苛刻的要求。而且“新视野”还将携带更多的仪器，发回比原来的快车计划多十倍的观测数据。

　　“新视野”飞船计划在2006年1月发射，一年后，在飞越木星期间，“新视野”还可以对木星和它的卫星系统和它的极光、大气、磁层进行探测。然后借助木星引力，加速到每小时7万公里，直飞冥王星。在此后的漫漫征途中，“新视野”将进入暂时休眠状态，关闭不必要的仪器来降低仪器损坏的可能性且大大减少开销，它也不时向地球发回一些信号，并在一年中被唤醒50天，以供地面控制人员检查飞船状况，为其飞临冥王星做最后的准备。

　　在接近冥王星一年之前，它将被唤醒，并开始对冥王星和卡戎进行测量。刚开始，冥王星和卡戎将会是不能分辨的亮点，但是随着飞船的逐渐靠近，就能看到越来越多的细节。当飞船距两星还有16万公里时，照相机就可以开始绘制第一批地图。以后的三个月里，它将不断地拍摄照片，进行光谱测量。如果那时候冥王星的大气是冻结的，“新视野”还能够观测到季节的变化。

　　在和冥王星相遇的半天时间里，飞船将探测冥王星大气层发出的紫外线辐射，并分别在绿、蓝、红和对甲烷霜敏感的特殊波段绘制清晰的地图。它还将绘制近红外光谱图，来为我们揭示冥王星和卡戎的地表组成，以及各个组成的分布和温度。飞船与冥王星相遇时距离冥王星约9600公里，距卡戎2万7千公里；在距离最近的半小时之内，飞船将拍摄最为清晰的冥王星和卡戎“特写”，最清晰时能分辨冥王星上达60米的地貌！

　　即使当飞船飞离冥王星和卡戎后，还有很多工作有待完成。回视冥王星和卡戎最为阴暗的部分，是观察冥王星大气中的雾，以及辨认冥王星和卡戎表面是否平坦的最好方法。同时它也将回视太阳和地球的无线电波发射器，测量当太阳和地球落入两星的大气层中时所接受到的日光和电波的变化情况。

　　“新视野”的含义

　　“新视野”计划的全名是“新视野—拓荒边疆”，又被译成“新地平线”。“新视野”飞船还肩负着其他科学使命，它要探测的目标还有柯伊伯带天体。

　　1951年， 美国天文学家柯伊伯提出，太阳系起源于一片星云中，首先形成的是太阳，残余物质形成了围绕太阳的星云盘。星云盘物质由于引力不稳定而迅速集聚成大行星，其余物质则形成了一些小天体，他们位于太阳系的边缘，这就是柯伊伯带，它位于冥王星轨道之外。1992年，他的预言被证实了。这一年，一颗柯伊伯天体出现在天文学家的望远镜里，它在遥远的冥王星以外，距太阳44天文单位处。2001年，天文学家用空间监测望远镜，发现了一颗新的柯伊伯带天体，它的亮度仅次于冥王星和冥卫一，是此类天体中最亮的。估计它的直径有900千米，与最大的小行星谷神星旗鼓相当。而2001年8月发现的2001kx76号柯伊伯天体更加使人吃惊，它的直径达到1200千米或者更大。2003年，塞德娜又横空出世，这是目前已经发现的最大的柯伊伯天体。

　　现在，已经发现的柯伊伯天体超过一千多颗，人们据此认为，冥王星和它的卫星也都是柯伊伯天体，只不过冥王星的反光率太高了，才使当初的发现者轻易找到了它。柯伊伯带有太多的问题需要解决，如果我们对那里的了解不够的话，就很难说了解了太阳系，所以，“新视野”的另一个任务是要探测柯伊伯天体。毫无疑问，“新视野”的行程一定会给我们带来更多有关这个家族的发现。

　　当“新视野”探测完成冥王星和卡戎之后，它将会被重新定位，继续前行，飞向几个具有代表意义或者是容易接近的柯伊伯带天体，根据当时的具体情况决定目标，而探测过程也类似冥王星。“新视野”注定要大大开拓人们对太阳系认识的视野，这就是“新视野”计划的内涵。

　　“新视野”的磨难

　　就跟当初的冥王星－柯伊伯快车的命运一样，“新视野”的命运也是历尽坎坷。2002年2月份，布什政府的2003财年预算中取消了拨给“新地平线”计划的1亿2千2百万美元拨款。新视野要按时完成最关键的理由是这样探测冥王星的机会只有经过二百年以后才能有第二次。

　　又是美国行星协会再一次拯救了这个计划。他们在写给美国国会的声明中指出，1433年，当郑和的航队即将启程探险那未知的大西洋时，明英宗朱祁镇却将他们召回了——从而中国也就失去了在哥伦布数十年前发现美洲新大陆的机会；而今天，在二十一世纪，我们是否又要由于目光短浅而失去另一次探索新疆界的良机？

　　不仅是行星协会，还是其它的科学组织，都又重新把目光投入到这个问题上，最后，美国国会终于通过了决议，支持探测冥王星以及柯伊伯带的“新视野”计划，要求政府继续提供资金资助，至此，坎坷的冥王星探测计划似乎该一路顺风的走下去了。但在2004年，它的命运再一次面临着严峻的考验。

　　这一年，美国重新制定了未来几十年的太空探测计划，把太空探索的目光集中到了月球上，在未来几十年内，美国要加紧准备登陆月球，为此需要花费大量的金钱，一大批空间探测项目因此被再次否决。但是，“新视野”计划最终还是获得了资金资助，美国霍普金斯大学应用物理实验室负责继续实施“新视野”计划。

　　从冥王星－柯伊伯快车，到现在还在试验的太阳帆飞船，到正在实施的“新视野”，探测冥王星遥远边疆的计划经历了太多磨难。现在，“新视野”正在按照原计划实施，它的起程日期被定为2006年1月11日。也许是为了纪念那些帮助冥王星探测计划如期执行的人们，“新视野”计划作出决定，任何人都可以登录到这个计划的网页，只要你把自己的名字输入，那么“新视野”将会带着你的名字飞向冥王星，表达你对遥远的太阳系边疆的问候。

　　在遥远的太阳系边疆，冥王星和卡戎在等待着“新视野”，还有几十万的柯伊伯天体也在等待着“新视野”。在漫长的征途中，它可能还要经历磨难，预祝命运坎坷的“新视野”一路顺风!(戴铭珏)