与“冥王星医生”的问答

2015 年是冥王星年。新视野号任务正在实现另一个重要的行星科学目标：飞越太阳系中最后一个大型天体。有些人称冥王星为最后的边疆，这是太空探索的一大胜利。

冥王星博士，也就是人们所熟知的莱斯利·杨博士，是新视野号任务的副项目科学家。无论冥王星最终是一颗矮行星、行星还是冰体，杨博士都对我们太阳系中最著名的弱者了解颇多。她可以说是冥王星的狂热爱好者。自 80 年代以来，她一直在研究“柯伊伯带之王”，不仅帮助发现了冥王星的大气层，而且还是建造定制航天器的团队的一员，该团队只有一个目标：飞越这颗前行星。

再过几天，新视野号就将完成为期九年的太阳系边缘之旅。新视野号体积不比一架小型钢琴大多少，但飞行速度极快，携带大量仪器，让科学家们全面了解太阳系边缘的情况。2006 年，冥王星从行星降级为“矮行星”，自此以后，不仅在科学家中，在公众中也一直备受争议。杨与我们坐下来讨论等待 28 年终于抵达冥王星的感受，以及她如何获得“冥王星博士”的称号。

您从 1987 年就开始研究冥王星。是什么促使您决定将自己的一生奉献给它呢？

我甚至在进入研究生院之前就开始研究冥王星了。父母告诉我，大学毕业后的第一份工作非常重要，我想，“父母知道什么呢？”原来，我大学毕业后的第一份工作是为麻省理工学院的吉姆·艾略特教授编程。我最终加入了发现冥王星有大气层的团队，这改变了我的生活。我和吉姆·艾略特一起读研究生，写了关于冥王星的论文，从那时起就一直在研究它。当你能够改变所有的教科书时，那种感觉真的很好。你只想再做一次。

您在“新视野”号上的正式头衔是副项目科学家。您能简单介绍一下您在这次任务中的角色吗？

我的主要工作之一是规划相遇顺序。项目科学家的工作非常跨领域。我基本上需要向任何需要听的人解释科学原理。大多数时候，我向项目的其他工程师解释。如果成像团队的某个人说我们想拍摄这些非常好的照片，我们会讨论如何设计一艘能够做到这一点的航天器。科学家和工程师之间有很多沟通，反之亦然。

所以基本上你需要了解有关航天器和整个任务的所有科学知识？

基本上是的。你必须了解任务、航天器设计以及目标的一切。这比深度更重要。你还必须知道在需要具体答案时该找团队中的谁，而我们在新视野号上有一个非常棒的团队。我每天都很感激能与我共事的科学家。

当新视野号接近冥王星时，它将在 9 年内飞行大约 30 亿英里。你和你的团队已经等待了很长时间才到达冥王星。当我们越来越近时，你最兴奋的是什么？

当你用地面望远镜或哈勃望远镜等地球周围的望远镜观察冥王星或任何天体时，你必须小心翼翼地把各个部分拼凑起来。有时感觉就像在建造一座纸牌屋。你必须根据非常棘手的信息进行推理，并且必须非常努力才能得到答案。当我们最终到达冥王星时，就像翻到书的后面就能找到答案一样。它不仅会告诉我们冥王星的样子和正在发生的过程，还会帮助我们了解过去 40 年我们一直在做什么。然后，当你 10 年后回到望远镜前看到事物发生了变化时，我们就会知道我们在看什么。

研究冥王星有多重要，特别是考虑到它最近被降级？

冥王星在外太阳系中拥有所有这些“表亲”。海王星的卫星特里顿与冥王星非常相似。那里还有其他大型天体，如厄里斯。如果我们了解了冥王星的情况，我们就能突然理解我们太阳系中，甚至其他太阳系中一大群其他天体是如何运作的。

您认为我们能了解到什么信息，有可能将冥王星从矮行星重新变为行星吗？从您的科学观点来看，冥王星是行星还是矮行星？它应该与谷神星等其他“矮行星”归为同一类别吗？

我认为“矮行星”这个术语没有什么用，最终会自然消亡。无论你参加什么会议，都不会有人问“矮行星”的问题。当你向期刊投稿时，他们不会说“好吧，我们必须找一个矮行星专家”。我认为分类应该只在有用的时候使用。有时把冥王星和海卫一、另一颗矮行星阋神星以及其他一些较大的柯伊伯带天体归为一类很方便，那么你该怎么称呼它们呢？冰世界？我喜欢这么叫它们。

您认为这次任务最令人兴奋的发现是什么？

我认为这项任务最令人兴奋的部分是它将使冥王星和冥卫一成为一个可以接近的世界。一个你可以在脑海中想象它是什么样子的世界。仅凭望远镜所见的景象来推测冥王星或冥卫一可能是什么样子需要极大的想象力。然而，像航天器任务这样的任务对世界来说是一种礼物，因为你突然不必花 3 个月的时间仔细研究望远镜所见的东西来获得一点点线索。你可以看看图片，看看地图，就能立即对这些世界有一个直观的感受。

冥王星和冥卫一以双星轨道相互环绕。您能谈谈这个系统是如何运作的吗？随着我们越来越接近冥卫一，我们可能会发现什么？

在过去的几十年里，我们了解到太阳系是一个非常剧烈的地方，物体之间会发生碰撞。地月系统可能是由火星大小的物体撞击地球而形成的。我们认为冥王星-卡戎系统可能是某种撞击。如果我们能弄清楚冥王星系统是如何形成的，它就能告诉我们一些有关撞击的信息。还有其他柯伊伯带天体相互绕行，而不是一个围绕它们之间的共同质心运行，所以冥王星在这方面并不完全独特。我们经常飞过行星，并为它的卫星而欣喜。土星周围的卫星土卫六有水流淌，甲烷流淌，几乎像地球一样的天气系统。我预计卡戎会让我们大吃一惊。一直以来，我们都认为它是更具活力和令人兴奋的冥王星的平淡对应物，但我认为它最终会让我们大吃一惊。

由于冥王星距离地球约 30 亿英里，新视野号发来数据后，您的团队需要多长时间才能收到？

从新视野号返回所有信息需要 16 个月。航天器的下行链路时间为 4.5 小时，这意味着以光速传输的数据需要 4.5 小时才能到达我们这里。冥王星距离我们非常遥远。因此，与航天器通信需要 9 小时的往返时间。

我们已经看到新视野号拍摄的图像比哈勃太空望远镜拍摄的图像更清晰。您认为这些表面特征可能是什么？

当我们发射新视野号时，我们已经知道了一些事情；首先，冥王星是太阳系中反差最大的地方之一。它既有最暗的地方，也有最亮的地方，甚至哈勃拍摄的模糊图像也是如此。我们知道它的地质情况将非常壮观，而这正是我们在这些首批图像中开始看到的，非常亮的区域和非常暗的区域。我们从旅行者号那里学到的另一个教训是——它于 1989 年飞过冥王星的表亲海卫一。两艘旅行者号是令人惊叹的航天器，真正为科学家和公众打开了外太阳系的大门。但是，它没有搭载红外光谱仪，如果你想知道表面是由什么构成的，你需要一台红外光谱仪，所以我们将 RALPH 飞到冥王星及其卫星上。我们甚至对其进行了定制，以告诉我们冥王星表面的冰是由什么构成的。

机上的 RALPH 和 LORRI 相机应该能为我们提供高分辨率图像。从最接近的距离拍摄的图像细节如何？

在我们的飞行日，我们将拍摄具有地质学意义的分辨率的合成图，这样我们就能看一看并说：这是一个陨石坑，那是一座台地，这是台地顶部与台地侧面的不同之处。这将是奇妙的。这就像飞越地球并能够辨认出纽约市天际线的特征一样。

“我认为卡戎最终会让我们大吃一惊。”

研究冥王星能让我们了解地球和太阳系的形成吗？

我认为了解第三区（海王星以外的所有区域）对于了解我们太阳系以及其他太阳系的基本结构非常重要。其他恒星周围似乎也可能有柯伊伯带。我们认为地球可能受到彗星撞击的影响，而彗星撞击来自与冥王星相同的区域。冥王星大气中的化学成分可能可以告诉我们一些有关早期地球化学成分的信息。我们肯定有很多东西需要学习。

飞越冥王星后，新视野号下一步计划是什么？它会像旅行者 1 号一样穿越太阳系吗？还是会造访柯伊伯带的其他天体？

我们进行飞越有两个原因。第一个原因是，如果我们想放慢速度，就必须携带大量燃料，需要几十年才能到达那里，到那时冥王星已经远离太阳，表面光照会减少，这不是一个好主意。进行飞越的另一个原因是，一旦我们经过冥王星，我们就可以继续前往另一个柯伊伯带天体。这就是我们的目的。没有什么是保证的，但我们希望在冥王星之后继续探索外太阳系。任务结束后，新视野号最终将离开太阳系，就像之前的旅行者号一样。我们在飞行过程中一直在观察行星之间的空间，在飞行过程中，我们将研究太空中的尘埃，因此我们将继续测量尘埃，即使我们完成了飞越，我们也可以现场做一些事情，可以问，我现在所在的位置是什么样的？我们计划在飞行越来越远的过程中继续这样做。

“冥王星是太阳系中反差最大的地方之一。”

新视野号也是地球上发射速度最快的航天器。它的速度有多快？

新视野号由一枚非常大的火箭发射，以每小时 35,000 英里的速度接近冥王星。旅行者 1 号有 4 个弹弓来加速：木星、土星、天王星和海王星。新视野号从木星获得一个弹弓，所以现在它的速度非常快。我们在 9 小时内飞越了月球。阿波罗任务花了 3 天时间才到达月球。想想伽利略号宇宙飞船要花多少时间才能到达木星，它花了 6 年时间才到达木星，而新视野号只用了 13 个月就到达了那里！它是一艘非常小的宇宙飞船，搭载在一枚非常大的火箭上。

你已经耐心等待了 28 年才抵达冥王星。飞越冥王星时你会在哪里？

我会去马里兰州的约翰霍普金斯应用物理实验室。因为我们在最接近彗星的第一天不会收集到很多数据，所以我们可以花一整天来庆祝彗星的到来。

飞行时间是 7 月 14 日，但我们直到 7 月 15 日才会收到任何图像。这是为什么呢？

我们将获得一张在最接近冥王星前约 12 小时拍摄的照片。这张冥王星的照片将填满我们的成像仪 LORRI 的单个画面。我们的选择是，我们可以将航天器指向以便它可以拍照，也可以指向以便它可以与地球对话，所以我们将与地球进行一点对话，以便我们能够得到官方的：我没事！然后因为我们只飞过冥王星一次，所以我们选择花时间拍照。