美国宇航局的新视野号任务再次从太阳系边缘开始

免责声明：作者在本科期间曾作为学生研究员与新视野团队合作。

三年前的元旦，一艘小型航天器飞过数十亿英里外的一块冰块，地球上的科学家欢呼雀跃。那是新视野号第二次 探测器在拍摄到其首个目标冥王星的清晰图像后，近距离接触了遥远的柯伊伯带中的一个天体。

现在，新视野号有了第三次机会来彻底改变天文学家观察太阳系遥远部分的方式。10 月 1 日，该航天器开始了其生命的第三阶段：第二次柯伊伯带扩展任务，简称 KEM2。

每隔几年，NASA 的每项任务（是的，甚至包括 45 岁的旅行者号）都要接受正式审查，管理人员将决定是否继续该项目。NASA 的飞机天文台SOFIA就是这一过程的受害者，于 9 月 30 日（即政府财政年度结束之时）停止运营。另一方面，新视野号在今年夏天成功续签了两年的运营延期，继续飞向太阳系更远的地方。

在 KEM2 中，由于探测器正在穿越太空中一个非常遥远的地方，新视野号将扩大其范围，超越其早期阶段的行星科学。“新视野号已经成为柯伊伯带的跨学科天文台，”新视野号首席研究员艾伦·斯特恩说。

这项任务将涉及两个学科：天体物理学和太阳物理学。新视野号将测量太阳风，即从太阳流出的粒子，探测器最终将到达终止激波和日球层顶，这两个地方可以被视为太阳系的外部边界。虽然旅行者1 号和 2 号到达了日球层顶并进行了类似的测量，但它们使用的技术远没有那么先进。

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新视野号将帮助太阳物理学家更好地了解太阳系边缘的形状，探索太阳对太空影响的极限。它也是天体物理学家的“终极暗夜之地”，使他们能够测量宇宙中的背景光量，这是星系历史的一个关键制约因素。

尽管这些目标与之前的目标有所不同，但它仍将继续探索遥远的岩石和冰体。新视野号在探索外太阳系方面取得了令人难以置信的成功，提供了矮行星冥王星和较小的柯伊伯带天体 (KBO) 2014 MU69 的首批详细图像。柯伊伯带包含大量此类冰体，它们是我们太阳系早期保存最完好的遗迹之一——为天文学家提供了一个了解我们行星形成历史的窗口。

该航天器目前以惊人的 32,000 英里每小时的速度飞行，甚至比从地球发射的火箭还要快。它距离太阳约 54 个天文单位 (AU)，每年将向外移动 3 个天文单位，迅速接近太阳系的边缘。它处于未知领域——只有来自旅行者号和先驱者号任务的另外四个探测器到达过这么远）。这些飞船的路径与新视野号不同，后者搭载的是 20 世纪 70 年代的过时技术。

“我对我们能到达太阳系遥远地方的距离感到兴奋，”新视野号项目科学家凯尔西·辛格说。她补充说，两年后，探测器将到达 60 个天文单位——这是科学家几乎不可能使用地球工具探索的地带边缘。

由于柯伊伯带天体距离我们极为遥远，即使是地球上最大的望远镜也难以发现这些微小、微弱的斑点。然而，新视野号将拥有更近的视野，它位于柯伊伯带内部。在第一次延长任务中，该团队使用航天器上的机载相机发现了 36 颗柯伊伯带天体，最近的距离仅为 0.1 天文单位，他们预计在 KEM2 中也会有类似的观测结果。该团队还有机会利用新视野号从我们在地球上看不到的角度拍摄冰巨星天王星和海王星的独特图像。

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此外，新视野号还配备了一台仪器，即学生尘埃计数器，用于测量它遇到的太空尘埃数量，追踪太阳系边缘附近的尘埃分布情况。虽然我们通常认为外太空是完全空无一物的，但那里漂浮着大量尘埃，这些尘埃是行星形成时留下的——这再次为天文学家提供了了解太阳系历史的关键信息。

目前，该航天器仍处于休眠状态，直到 2023 年 3 月苏醒。在此之前，该团队正在为即将到来的激动人心的科学研究做准备，不知疲倦地利用地面观测寻找新的柯伊伯带天体目标。如果他们幸运的话，KEM2 可能是未来更多延长任务中的第二个。
“这艘飞船状况良好，燃料和电力足以让它撑到 2040 年代，”斯特恩说。“这绝不是新视野号的最后一次飞行。”