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太陽系的“天涯海角”,我飛了4730天跨越65億千米來看你

本文作者系:知乎答主太空精釀,代爾夫特理工大學 航天工程在讀博士

2019年的第一天,已經在浩瀚太空中飛行了4730天的新視野號成功飛掠了一個叫做“天涯海角(Ultima Thule)”的天體(編號2014 MU69,小行星編號486958)。

把它叫做“天涯海角”,是因為它實在太遠:距離太陽平均67億千米,最近時也有64億千米。相比之下,地球距離太陽僅1.5億千米。它的平均直徑僅有約30千米,如果將地球比作一個籃球,它僅猶如一粒鹽。當它在無盡的黑暗中圍繞太陽轉一圈的時候,地球已悄然度過298年。

所謂“君在天之涯,我在海之角”,莫過於此。

而這一天涯海角的見證者,是新視野號探測器。它和“天涯海角”的相遇,是一系列美麗故事的延續,也一定不是整個故事的終點。

一、為飛出太陽系而生的新視野號

2006年1月19日,新視野號探測器從地球出發,它的目標正如其名:為整個人類航天提供觀看太陽系和宇宙的新視野。

能夠飛出太陽系,是它基本的目標。

太陽的引力是所有探測器的終極桎梏,如果從地球出發,一個探測器需要達到至少42.1千米/秒的相對太陽速度,否則一定會被太陽強大的引力拽回來。即便探測器借助地球公轉的速度(29.8千米/秒),依然相距懸殊。

為克服困難,此前僅有的四個飛出太陽系使者,先鋒10/11號、旅行者1/2號,無一不借助了“引力彈弓”技術:先拚盡全力飛到木星,再借助這個太陽系最大的行星引力進一步加速。旅行者二號更加誇張,木星、土星、天王星、海王星,一步一步加速,最終目標飛出太陽系。

但這有個巨大的代價:速度慢,耗時間,而探測器的壽命是有限的,尤其是耗電大戶的影像記錄儀器。因而,最理想的方案是不顧一切衝出去,不借助任何“引力彈弓”。

新視野號就是這種方案,它需要一枚強大的火箭。

NASA現在用來進行深空探測的專用火箭是宇宙神(Atlas),為了發射新視野號,它特地更新了一個宇宙神系列火箭最強的-551版本。這枚重達569噸的火箭全力以赴,將重量僅0.478噸的新視野號推出了超過45千米/秒的相對太陽速度,創造出了史上最快離開地球人造物體的速度。

這個速度已經足夠它不借助任何外力永遠飛出太陽系。它只花了13個月時間就抵達木星,相比較而言,另一個著名的太陽系使者旅行者二號,花了23個月。

二、新視野下一站,冥王星

飛掠木星之後,它迅速朝著人類的新視野冥王星而去。冥王星是在太過遙遠了,距離太陽最近也有45億千米。人類對它永遠只能遠觀,無法靠近。新視野號,就是探測它的人類唯一使者。

美國天文學家克萊德·湯博在1930年發現了這個傳說中的太陽系第九大行星冥王星,驚動全球。在隨後的征名中,英國一個叫做薇妮夏·伯尼的11歲女孩提出的冥王星(Pluto)一詞脫穎而出,她也獲得了5英鎊作為命名的獎勵。

那一年,美國深陷經濟危機,科學界冥王星的發現無疑給人們帶來了新的希望,它的影響力波及到社會各行各業。正處在上升期的迪斯尼剛在兩年前推出了米老鼠,它的那條一直沒被命名的小狗也獲得了最終的名字,布魯托(Pluto),就是來自冥王星。

而化學家們在1940年新發現的元素鈈(Plutonium),也以冥王星命名。沒想到,而後鈈元素的同位素鈈-238,成為新視野號探測冥王星的絕對動力源泉。這種88年半衰期的同位素會源源不斷釋放熱量,進而可轉化為電能,支持遠離太陽的探測器長期工作。人類現有的5個飛出太陽系使者,能量供應全部依賴於此。

三、新視野和冥王星跨越48億千米的愛戀

新視野號探測器上面還攜帶了一個小盒子,這裡面並沒有攜帶任何儀器設備,只有逝去湯博的骨灰。這個盒子裝的位置,就是探測器飛掠冥王星時,正對著它的那一面。

經過了近10年飛行,新視野號飛行了47.6億千米,大約相當於沿著地球赤道走了12萬圈,2015年7月14日才在離冥王星一萬多千米的地方跟冥王星打了個招呼。湯博才第一次真正“看”清了他一生無法觸碰的摯愛。

美麗的冥王星也露出了神秘的面紗,我們能清楚得看到一個心型。這是人類目前能看到的最遠的愛心。

可是,冥王星露出了愛心,湯博卻再也不可能回應。

“嗨,你現在好麽?”

“嗨,你現在好麽?”

“嗨,你現在好麽?”

……

四、太陽系到底有多少“天涯海角”

然而,冥王星的個頭太過渺小。以至於如果把它算作一個行星,那麽跟它類似、比它還重的鬩神星也應該更新為行星,甚至其他一系列類似天體都應該被叫做行星。

於是,在2006年9月,新視野號出發後幾個月,國際天文聯合會決定剝奪冥王星的行星位置,太陽系變成僅有八大行星。從冥王星1930年被發現到被降級,這個可憐的兄弟還沒有圍繞太陽走完一圈(248年)。

國際天文聯合會還給了冥王星一個新的身份:在柯伊伯帶裡發現的首個天體。這裡是太陽系主行星帶的邊緣,它是太陽從老一代恆星爆炸後星雲中涅槃重生時的周邊產物,這裡沒有形成巨大的行星,卻殘留著最原始的物質。沒有人說的清楚這裡到底有多少神秘的星球,數量可能以億萬計,也沒有人說的清楚它的邊界在那裡。

因而,在新視野號飛過冥王星後,它就成為人類窺視這片柯伊伯帶的最佳“視野”,只是不知道後續會碰見哪一些。事實上,在新視野號出發後,現今人類最偉大的天文望遠鏡哈勃,也頻繁將它的視野轉向新視野號前進的方向,為它的未來探索指明路線。

功夫不負有心人,2014年6月26日,就在新視野號在籌劃飛掠冥王星的一年前,哈勃在漫漫柯伊伯帶發現了今天這顆“天涯海角”。它當然不是唯一的一顆,但它的位置非常理想,新視野號能用極小的燃料代價,就可以調整軌道成功飛掠它。

它在飛掠“天涯海角”時距離僅為3500千米。在人類航天的深空探測領域,這是一個極其了不起的成就。我們現在需要耐心等待數據在未來逐漸傳回。

新視野飛掠“天涯海角”,既是命運的安排,也是人類的奇跡。但顯然,這種傳奇還在繼續。隨著哈勃繼續望向這片區域、新視野號本身也在“睜大眼睛”搜尋,人類還在繼續搜索它的後續探測目標,擴展人類的“新視野”。

比之視野的逐漸延伸,人類真正的偉大,莫過於思想的無限延伸。

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