新視野號探索冥王星

小時候,我們學習太陽系有九大行星,最裡面的是水星,地球排第三,最外面的是冥王星。在 2006 年,國際天文聯會在一人一票、沒有篩選的過程下,表決把冥王星從行星的地位移除,列入新定義的天體「矮行星」之一。

一直以來,我們對冥王星所知不多,只知道它很小,半徑只有大約 1,160 公里 (少於地球的 20%)、質量只有地球的 0.2%,需要大概 247 年才環繞太陽運行一圈。由於離開太陽很遠,它的平均表面溫度只有約攝氐零下 230 度。

縱使如此,其實冥王星並不孤單,因為其已知的衛星已有 5 個之多。不過,到今天為止,仍未有人造探測器到訪過冥王星。然而,NASA 的新視野號 (New Horizons) 將在一個月內抵達這顆曾經的行星,人類即將開始首次的近距離冥王星探索。

新視野號在 2006 年升空,利用地日系統的重力助推效應 (gravity assist) 以破紀錄的秒速 12.26 公里 (即用 1 秒多就能橫越香港島) 飛向外太陽系。新視野號探訪過小行星 132524 APL 和木星後,在 2007 年利用木星重力加速向冥王星的軌道前進。經過 9 年的太空飛行,新視野號預計會在 7 月 14 號經過最接近冥王星、離其表面約 12,470 公里高的位置。

為了抵達這個預定的位置,NASA 在本月 12 和 13 號發送了指令給新視野號,令其在 14 號進行了一次 45 秒長的軌跡調整。傳送回地球的資料顯示新視野號一切機能皆正常,控制中心現正分析其軌跡數據,可能會再次發送指令調整軌跡。

因為新視野號現在的位置離地球 47 億 4 千 7 百萬公里,連光線也要 4 個半小時才能到達,所以指示新視野號的指令必須經過精密計算、預早傳送,才能確保新視野號能在準確的時刻執行指令。 這個距離,如果用現時民航飛機的速率,大概要飛 167 年。

從地球發射探測器到這麼遠的距離,飛了差不多一個年代,最終能夠如期與這麼細小的冥王星相會,證明了科學為何如此重要:因為 it simply works!這個準確度,好比射十二碼時把龍門的大小縮至僅僅比足球的直徑闊 10 個氫原子左右。

新視野號配備「紅外線成像光譜儀」Ralph,能夠測量冥王星的顏色、溫度、成份;「紫外線成像光譜儀」Alice 能夠分析冥王星的成份和結構、並會嘗試找尋其衛星 Charon 的大氣;「射電科學實驗儀」REX 會分析冥王星大氣的成份和溫度;「長程偵察成像儀」LORRI 是一個望遠鏡式相機,在接近冥王星途中拍攝照片,有助分析新視野號的軌跡,也能夠提供高解像度的冥王星地質數據;「冥王星附近太陽風探測器」SWAP 會分析太陽風對冥王星的影響;「冥王星高能粒子光譜科學調查儀」PEPSSI 會測量逃離冥王星大氣的離子的成份和密度;而最特別的、由學生製造及操作的「學生塵埃計」 SDS 負責測量由地球到冥王星旅程中附在新視野號身上的宇宙塵埃量,有助了解太陽系的塵埃分佈。

新視野號除了是人類太空探索的一個里程碑外,也是太陽系行星科學的一個重要儀器。它所提供的數據不但有助天文學家了解太陽系外圍天體,也將是研究太陽系如何形成和演化的重要資料。

探索遙遠的太空,卻能夠解開關係地球起源的祕密。誰說科學不狂野、不浪漫?

延伸資料:

NASA 的新視野號主頁:http://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/main/index.html

NASA 的新視野號紀錄片 (長達 58 分鐘,正啊喂):

*封片圖片來源:NASA

By David Yu

David Yu is the father of Simba and an Astrophysicist. He obtained his PhD in Astrophysics from the Max Planck Institute of Extraterrestrial Physics, Germany. He was formerly a postdoc at the KTH Royal Institute of Technology, Sweden, and is currently a lecturer at the University of Hong Kong. He served as the host of the RTHK TV31 programme Science Night, the Depute Editor-in-Chief of the Taiwanese Science Magazine Physics Bimonthly, and the Science Consultant of Stand News. The books he authored include Dr David’s 21 Mysteries of The Universe (2021), Space – A Down-to-Earth Astrophysicist (2021), Time – A Spacetime Journey of Astronomy and Physics (2019), and Secrets from the Stars (2017).

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