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七大武器助新视野号探测冥王星

北京时间今天傍晚,新视野号探测器就将近距离飞掠冥王星和冥卫一。图片来源:wikimedia

从2006年1月19日发射升空至今,新视野号探测器已在茫茫太空中漫游了九年零五个月。这段漫长的旅程即将在今天(7月14日)迎来高潮——新视野号将从矮行星冥王星(Pluto)以及冥卫一卡戎(Charon),以及尼克斯(Nix)和许德拉(Hydra)等众多小卫星身旁擦肩而过,为我们展现旧太阳系版图中缺失的最后一块拼图的模样。

下面就让我们一起来看看,新视野号身上携带了哪些重量级装备,这些装备又将给我们带来怎样的期待吧!

新视野号上的仪器载荷。图源:nasa.gov

远距离侦察成像仪(LORRI):大概是本次探测行动中最吸引眼球的设备,因为它将拍摄冥王星和卡戎的高清长焦单色影像,精度可达每像素100平方米。它安设在探测器的遮阳板后方,由一台卡塞格林望远镜和一块分辨率为1024×1024的CCD组成。为了在极低温度下保持刚性,同时尽可能减轻重量,这台望远镜选用轻质的碳化硅材料构建而成,也是目前世界上最大的碳化硅材质望远镜。

拉尔夫望远镜(Ralph):另一台在本次行动中唱主角的装置,它将拍摄冥王星和卡戎的彩色可见光和近红外影像。它的光圈直径达6厘米,装有可见光CCD、彩色滤波片和近红外光谱仪,可以从可见和近红外波段详细探知两颗星球表面的温度分布和物质构成。

7月8日,新视野号上的LORRI拍摄的冥王星和冥卫一,两颗星球的颜色则是根据Ralph望远镜得到的数据添加的。图片来源:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

紫外线成像光谱仪(Alice):它负责接收由冥王星及卡戎发出的远紫外和极紫外波段的信号,分析出冥王星及卡戎大气的化学组成。不仅如此,在探测器飞掠冥王星后,它还可以从背面继续接收和分析由冥王星大气透射过来的太阳光信号。

冥王星太阳风分析仪(SWAP):太阳风是对太阳发出的高能粒子流的形象称呼。这台仪器通过分析冥王星附近的太阳风强弱,可以探知冥王星是否有磁场。由于冥王星附近的太阳风强度很弱,这台仪器也是同类仪器中光圈直径最大的一台。

冥王星活性粒子频谱科学调查装置(PEPSSI):是一台时差测距离子/电子接收器,可以侦测到冥王星上层大气中受太阳风激发逃逸的高能阳离子与中性粒子成分,进而推测冥王星的大气组成。相比于测量范围可达6.5千电子伏的SWAP,PEPSSI的测量范围高达1 兆电子伏。

无线电科学实验装置(REX):实际上是一组安装在通讯系统内的电路板,主要用于中继由地球传过去的下载讯号,确保资料不会遗失。而另一个用途,就是进行太空无线电科学实验,测试相关的通讯技术。它主要由一个超稳晶体振荡器组成。由于探测器有两组冗余通讯系统,因此REX实验装置也有两组。

7月13日,新视野号上的LORRI拍回的冥王星影像。图片右侧类似牛眼的结构将转出视场,因此不会在飞掠时拍到它的清晰影像。不过,画面左侧那块白色心形,应该会在近距离飞掠时入于有利的观测位置。图片来源:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

学生制宇宙尘埃计数器(SDC):这是一个由美国科罗拉多大学博尔德分校师生主导的研究项目,它被安设在探测器的遮阳板上,由14块聚二氟乙烯面板拼合而成,其中12块用于测量,另两块作为参照。当宇宙尘埃撞击到这些面板时就会产生电势差,从而记录下宇宙尘埃的相关参数。这将是首台运行在天王星轨道以外的尘埃计数器,它将帮助我们建立柯伊伯带宇宙尘埃的基本模型。

此外,在阳光等同于星光的外太阳系航行,能源和通讯也是大问题。新视野号的尾端装备了初始功率为250W的圆柱形放射性同位素热电机(俗称的“核电池”),可以为探测器提供电压为30V的直流电,目前功率衰减到200W左右。

另一大引人注目的部件“锅盖”则是用于确保探测器与地球之间通讯的高增益天线,它的直径足有2.1米,可与NASA的深空网保持联系。在飞掠冥王星之时,1kbps的通讯带宽已是极限,况且还要经受4.5小时的延时。

在飞掠冥王星的前后24小时之内,新视野号探测器会专心收集科学数据,并将数据暂存在存储器中。至少要到明天(7月15日),我们才能一睹近距离飞掠时这些设备拍回的照片。至于全部科学数据,则要到将近半年之后才会全部传输完成。

最后,预祝新视野号探测器,今天飞掠冥王星,成功!(编辑:Steed

The End

发布于2015-07-14, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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广林星云

无机化学研究生,天文爱好者

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