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“新地平线”号详解

发布日期:2008年09月10日字体: 【大】【中】【小】

  按计划“新地平线”号要经过10年的长途跋涉才能到达冥王星,在那里,太阳只是昏暗天空中一颗明亮的恒星,阳光强度比地球上弱1000倍,靠太阳能提供动力是不现实的。因此,“新地平线”号将使用放射同位素热电发电机,它将依靠所携的10.9公斤钚丸放射性衰变能源提供动力。

  40多年来,这种核燃料发电机曾在25次太空探测中使用,其中包括6次探测月球的阿波罗飞行,两次探测木星和探测土星的飞行,以及两次探测火星的飞行。为了确保安全,二氧化钚燃料被封装于特制的球形防火陶瓷中,这种陶瓷在水中有抗分解能力,不易与其他化学物质发生反应,一旦破裂可形成较大的颗粒和碎片,产生的危险比微型颗粒要小。事实证明,在长距离太空探索中,使用这种发电机是安全可靠的。

  由于路途遥远,科学家设计让“新地平线”号在大部分飞行时间里处于“休眠”状态。但要求它每周执行一次汇报任务:向地球发回信号,打个招呼,报告一下自己的身体状况。科学家将每年“唤醒”它一次,对其设备进行检查。虽然它装备了7种科学仪器,但这些仪器的总能耗在飞行途中将低于一个夜间照明的灯泡。

  探测器身佩“七剑”

  探测器约有钢琴大小,长2.1米,重454公斤,由美国约翰?霍普金斯大学应用物理实验室设计制造。根据美国宇航局的任务清单,“新地平线”号此行要完成了解冥王星大气构成、活动规律、表面特征、是否有大的地质构造、太阳喷发出的粒子如何与冥王星大气相互作用等项任务,为此,研究人员为其配备了7种主要仪器:

  首先是获得高清晰度彩色地图和冥王星及其冥卫一表面成分的设备(Ralph)。该设备主要由多谱线可见光成像相机(MVIC)和线性标准成像光谱阵列(LEISA)组成。MVIC在可见光范围内工作,它有4个不同的滤光器。一个用来测量分布于表面的甲烷霜,其它的分别覆盖蓝、红和近红外等光谱区域。此外,还有两个全色滤光器,当测量发微光的遥远物体时,可让所有可见光通过,从而最大限度地增加仪器的敏感性。从滤光器穿过的光线均被聚焦到一个电偶合器件上。通过该相机可产生彩色地图。LEISA利用热辐射在红外光谱范围内工作,它可像棱镜一样使不同波长的光按不同比率弯曲,这样就可以分别对每种光进行分析。根据量子物理,不同分子辐射和吸收不同波长的光,因此,对光的成分进行分析,就可以鉴别不同的分子。它将用于描绘冥王星表面甲烷霜、氮、一氧化碳、水及冥卫一表面水冰的分布情况。

  其次是放射性实验仪器(REX)。它由一小块集成到探测器通信系统中的含先进电子设备的印刷线路板构成,探测器向地球传输科学数据等所有电信联系均通过它来完成,对探测任务能否成功关系重大。当探测器飞临冥王星时,它上面的83英寸的无线电天线将指向地球。美国宇航局功能强大的深空网络无线电发射机同时对准新视野探测器并向其发出信号。当探测器飞到冥王星背面,冥王星大气将使无线电波产生弯曲,弯曲程度依气体分子的平均重量和大气温度而定。此时,该仪器将记录到的无线电波数据发送回地球进行分析。该仪器还有一种辐射线测定模式,可测量冥王星本身微弱的电磁辐射。当这种辐射线测定在探测器飞过冥王星后回望时,可准确测定冥王星的夜间温度。

  第三是用来探测冥王星大气构成的紫外线成像光谱仪(Alice)。它也不仅可以像棱镜一样将不同组分发出的光分别开来,而且能形成不同波长探测物的影像。

  第四是远程勘测成像仪(LORRI)。由一个20.8厘米孔径望远镜组成,能将可见光汇聚到电偶合器件上,产生高空间分辨率图像。当探测器到达距冥王星最近点时,将由它拍摄高解析度图像。

  第五是太阳风分析仪(SWAP)。可用来测量冥王星附近来自太阳风的带电粒子,以决定这颗行星是否有磁场圈及其大气逃逸速度。

  第六是高能粒子频谱仪(PEPSSI)。可用来寻找从冥王星大气中逃逸的中性原子。这些原子逃逸后即与太阳风作用变为带电粒子。

  第七是尘埃计数器(SDC)。它将沿轨道测量由彗星脱落物和柯伊伯带天体相互碰撞产生的尘埃粒子大小,其中包括从未取样的星际空间。这些仪器将在“新地平线”飞临冥王星的过程中,为这颗遥远的星球描绘出一幅全新的图像。

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