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[科月] 冥王星,這次非去不可!等待到數

從來沒有人類探測船到過的矮行星冥王星,在2015.7.14終於有探測船到訪,在望遠鏡中只是模糊的光點,全是人類未知的景象。

此文完整連結 http://n.sfs.tw/10392

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2016-12-07 00:34:25 最後編修
2016-12-06 23:37:57 By Axer
 

第一次關注到冥王星的探測計畫是在2002年的科月雜誌[1],和其他的文章不同的是我這篇看完沒有忘,對這個計畫超感興趣,我觀注它長達13年,也常會在nasa注意他的狀態,國內媒體對此都不是很感興趣,知道的人不多,再過四天,就是探測船最接近冥王星的時候。下面這本是我從書櫃翻出來的雜誌:

以下是科月2002的報導節錄:

  直到大約10年前,多數的行星科學家仍舊認為冥王星只不過是一個小小特例。其他所有的行星,都可以很適切的納入天文學家已知的太陽系結構:內軌道有四 個小型的岩石物體,外軌道有四個氣體巨物,介於其間有個小行星帶。但是遠方的冥王星卻是個冰冷的謎,以奇特的軌道運行於海王星之外。有一些研究人員,尤其 是荷裔美籍天文學家柯伊伯(Gerard Kuiper),於1940~50年代提出一個想法,認為冥王星或許不是一個沒有脈絡的世界,而是運行在同一區域內的一大群物體之中,最亮的一個。這個後 來稱為「柯伊伯帶」(Kuiper Belt)的概念,在科學文獻中討論持續達數十年;但是這一大群冰霜世界,卻遍尋不著。

   到了1980年代末期,科學家認定一定存在著類似柯伊伯帶的東西,才可以解釋為何有很多的短週期彗星,其軌道如此貼近太陽系平面。這是個間接證據,意味 著遠方有一個帶狀的物體,繞行軌道與冥王星在同一個區域。這也促使了觀察人員,再次用望遠鏡尋找海王星之外尚未發現的昏暗物體。1980年代的望遠鏡,已 經裝備了電子式的光偵測器,搜尋的敏銳度遠比以前用的照相來得高,因此,成功就此來臨。

  1992 年,夏威夷茂納開亞天文台的天文學家發現了第一個柯伊伯帶物體(Kuiper Belt object, KBO),比冥王星小十倍又微弱一萬倍(見「延伸閱讀2」)。自那時起,觀察人員已經發現了超過600個KBO,直徑從50~1200公里不等(冥王星的 直徑約為2400公里)。

  可是這還只是冰山之一角,目前仔細勘查過的區域只占天空的一小部分。研究 人員將目前已有的結果外推,估計柯伊伯帶包含了大約10萬個直徑大於100公里的物體。所以,柯伊伯帶其實是小行星帶的老大哥,有更多的質量,更多的物體 (特別是體積較大的),以及更多從太陽系誕生之時就已經留下來的既古老、又冰冷的有機物質。

  前進冥王星

   現在已經很清楚了,冥王星不是個異常現象,它其實位居於一大群比它略小的物體當中。它們的繞行軌道離太陽的距離,約在50億公里到起碼80億公里之間。 因為太陽系早期發展的線索或許就藏在這距離如此之遙的區域,所以天文學家對於冥王星、冥衛一,以及構成柯伊伯帶的物體非常感興趣。可惜地球離這個區域太遠 了,所以限制了觀測的品質。例如,即便是十分敏銳的哈伯太空望遠鏡,也只能看到冥王星表面模糊的明暗區域。而且雖然先鋒號、航行者號與伽利略號太空船已經 提供科學家非常棒的木星、土星、天王星、海王星的近距離影像,至今尚無任何太空船探訪過「冥王星-冥衛一」系統,或者是柯伊伯帶。

   因為體認到太陽系這一區域的重要,10多年來科學家一直督促美國航空暨太空總署(NASA),將冥王星納入行星探索計畫裡。因此NASA研究了可能的任 務形式:從船屋大小、裝滿儀器的太空船(類似現正前往土星的卡西尼號探測船),到倉鼠大小、只攜帶一只照相機的小船。到了1990年代末,NASA終於決 定採用一個叫作「冥王星-柯伊伯之旅」(Pluto-Kuiper Express)的中型太空船,由加州帕沙第納的噴射推進實驗室(JPL)負責建造。但預估的經費很快就邁向八億美元,比NASA想投資的金額多很多。因 此NASA在2000年秋放棄了「冥王星-柯伊伯之旅」。

  然而想取消這個計畫卻非易事。來自科學 家、太空探險擁護者、學童的請求,大批湧入NASA,要求重新考慮。昂貴的「冥王星-柯伊伯之旅」是不可能重新再來的。所以NASA發起一個大學、研究實 驗室、太空公司之間的競賽,看誰能提出辦法,可以用較低的價格探索冥王星、冥衛一與柯伊伯帶。以前NASA從未允許工業界和大學競爭主導前往外太陽系的任 務。因為這樣的競賽是頭一回,NASA很明白地說,如果沒有任何計畫可以於2020年之前完成指定的科學測量任務,而且花費在五億美元以下,則NASA沒 有一絲義務必須在那些計畫中挑一個來執行。

  去年(2001)11月,在一番嚴酷的挑選過程之 後,NASA選中了我們「新視野」(New Horizons)這一隊,來執行冥王星-柯伊伯帶任務。領導「新視野」的是我所任職的研究機構西南研究所(位於德州聖安東尼),以及約翰霍普金斯大學的 應用物理實驗室。這個隊伍的科學家分別來自超過一打的大學、研究機構與NASA的各個中心,他們用心規劃這個科學觀測。西南研究所將經營這個計畫,包括掌 管任務隊伍與負責科學儀器的開發。應用物理實驗室則負責製造及操作「新視野」太空船。波爾航空太空公司、NASA哥德達太空飛行中心以及史丹佛大學則建造 部分的酬載儀器。噴射推進實驗室則負責太空船的追蹤與導航。

其本上我覺得美國的科技實力已經到一個恐怖的境界,5億鎂在2001/11入選到2006/1/19發射,短短的4年時間完成測試能運作,只花5億鎂的太空計畫,到那麼遠的地方,不能有任何一點閃失。

前幾年曾在課堂中和學生預告過,應該沒人記得吧。在網路上搜尋 new horizons(新視野)就是計畫的名稱,每個關鍵步驟都讓人緊張萬分(甘我屁事啊~~~)

有nasa放出的計畫影片,有關計畫的詳細介紹,片長約50分鐘

關於新視野號

1. 2006.1.19發射,2015.7.14最接近

2. 人類第一個直接探測冥王星的任務


圖片來源 NASA [3]

3. 2016.10.27 nasa宣布資料全部傳回地球,距離地球有55億公里,以光速傳送要5個小時。

4. 總傳回資料量約 50G,費時15個月

5. 最接近冥王星的距離約1萬公里(地月平均距40萬公里,以地球直徑12000公里來算大小,相當於從5萬公里處看地球的感覺)

大概是這種感覺再大八倍

新的發現

此文原文是寫於接近前四天,至今又過了快二年,來看看他有什麼發現

1. 冥王星含有水、氮氣、甲烷

2.冥王星一天是地球的6.4天。他的衛星夏龍(Charon)也是自轉約6.4地球日。

3.冥王星平均半徑約1187km,有一個巨大的衛星夏龍,直徑約冥王星的一半,還有其他四個小衛星被發現

4.冥王星具有稀薄的大氣層,約為地球大氣壓力的百萬分之一~十萬分之一

更多發現可參考nasa網站[2]或是維基百科[4]

結論

冥王星看似遙遠無用,但冥王星比海王、天王等星都還要有價值,因為它是有固體表面,上面具有足多的水和甲烷

也是研究太陽系的起源也許是考古的好地方,由於此處相當寒冷,此星上面必有足夠的冰,未來科技允許的話,也許是星際旅行的起點站也說不一定。

參考資料

[1] http://www.ylib.com/book_cont.aspx?BookNo=SM005

[2] https://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/main/index.html

[3] https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/nh-fact-sheet-2015_1.pdf

[4] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%86%A5%E7%8E%8B%E6%98%9F

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