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新视野号

美国行星际无人太空船

新视野号（英语：New Horizons），是美国国家航空航天局发射前往冥王星的星际探测器[3]，为新疆界计划之一部分。这艘星际探测器是约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（APL）和美国西南研究院（SwRI）设计，由阿兰·斯特恩（英语：Alan Stern）领导的团队执行的任务[4]。该空间探测器于2006年发射，主要任务是在2015年飞越冥王星系统进行研究，次要任务是在接下来的十年中飞越并研究一个或多个其它柯伊伯带天体，这成为对(486958) 天空的任务。它是第五个以达到离开太阳系所需逃逸速度发射的空间探测器。

新视野号
New Horizons
任务类型外太阳系天体飞越任务
运营方NASA
国际卫星标识符2006-001A
卫星目录序号28928
网站pluto.jhuapl.edu
nasa.gov/newhorizons
任务时长主任务10年
迄今共运作18年9个月28日
航天器属性
制造方APL · SwRI
发射质量478千克（1,054磅）
干质量401千克（884磅）
有效载荷质量30.4千克（67磅）
尺寸长 2.12 米, 宽 2.74 米
高 2.21 米
功率228 瓦
任务开始
发射日期2006年1月19日
19时整 UTC
运载火箭擎天神5号运载火箭
551型 AV-010
发射场卡纳维拉尔角空军基地 SLC-41
承包方ILS（英语：International Launch Services）[1]
轨道参数
离心率1.41905
倾角2.23014°
升交点经度225.016°
近心点幅角293.445°
历元2017-01-01
2457754.5 JD[2]
飞掠小行星132524（未事先计划）
最接近2006年6月13日
4时05分 UTC
距离101,867 km（63,297 mi）
飞掠木星（重力助推）
最接近2007年2月28日
5时43分40秒 UTC
距离2,300,000 km（1,400,000 mi）
飞掠冥王星
最接近2015年7月14日
11时49分57秒 UTC
距离12,500 km（7,800 mi）
飞掠小行星486958
最接近2019年1月1日
5时33分整 UTC
距离3,500 km（2,200 mi）
搭载仪器
新视野号当前的位置
新视野号于2015年7月14日掠过冥王星时的飞行路径
新视野号于2015年6月29日拍摄的冥王星－冥卫一系统
美国国家航空航天局科学家庆祝新视野号顺利飞越冥王星。
发射前的新视野号。

2006年1月19日，新视野号由阿特拉斯V火箭从卡纳维拉角太空军基地发射，速度约为16.26 km/s（10.10 mi/s；58,500 km/h；36,400 mph）直接进入地球和太阳逃逸轨迹。这是有史以来从地球发射的最快（相对于地球的平均速度）的人造物体[5][6][7][8]。但这并不是空间探测器有记录以来的最快速度，截至2023年，派克太阳探测器的速度才是最快的。

在与小行星(132524) APL短暂相遇后，新视野号前往木星，于2007年2月28日最接近时的距离为2.3 × 106千米（1.4 × 106英里）。飞越木星提供了重力助推，提高了新视野号的速度；这次飞越还对新视野号的科学仪器的功能进行了全面测试，传送回关于木星大气层、卫星和磁层的数据。

之后，除了短暂的年度检查，巡航的大部分时间都在冬眠模式中度过，以保护船上的系统与科学仪器[9]。2014年12月6日，新视野号在与冥王星遭遇战前重新上线，仪器开始运作[10]。2015年1月15日，新视野号开始接近冥王星。

在世界时2015年7月14日11:49，它从距离冥王星表面12,500 km（7,800 mi）飞掠而过[11][12]，当时距离太阳34天文单位[13]，使其成为第一个探索这颗矮行星的空间探测器[14]。在2016年8月，据报导，新视野号的飞行速度超过84,000 km/h（52,000 mph）[15]。在世界时 2016年10月25日21:48&nbsp，新视野号传送回飞越冥王星的最后一笔记录的数据[16]。完成了飞越冥王星的任务之后[17]，新视野号被操纵飞越柯伊伯带天体(486958 天空（当时被昵称为“Ultima Thule”，中文译为“天涯海角”）[18][19][20]。 飞掠发生在2019年1月1日[21][22] 当时它距离太阳43.4 AU（6.49 × 109 km；4.03 × 109 mi） [18][19]。在2018年8月，美国国家航空航天局引用了新视野号上“Alice：紫外线成像光谱仪”的研究结果，证实在太阳系外缘存在“氢墙”。早在1992年，旅行者计划的两艘空间探测器就首次探测到了这堵“墙”[23][24]。 美国国家航空航天局宣布，将延长新视野号的运作时间，直到该航天器离开柯伊伯带：预计将在2028年至2029年之间[25]。

历史

主条目：冥王星探测
 
新视野号探测器的早期艺术概念。此一任务由应用物理实验室的阿兰·斯特恩领导，最终成为第一次前往冥王星的任务。

1992年8月，JPL科学家罗伯特·斯泰尔致电冥王星发现者克莱德·汤博，请求允许访问他的星球。汤博后来回忆道：“我告诉他，欢迎他去，尽管他要去一次漫长而寒冷的旅行。”[26]。这一呼吁最终导致了一系列计划中的冥王星任务，最终导致了新视野号的出现。

应用物理实验室太空部门负责人Stamatios“Tom”Krimigis是新疆界计划竞赛的众多参赛者之一，于2000年12月与阿兰·斯特恩组成了“新视野”团队。斯特恩被任命为该项目的首席研究员，克里米吉斯将其描述为“冥王星任务的化身”[27]。新视野号在很大程度上是基于斯特恩自“冥王星350”以来的工作，并涉及“冥王星-柯伊伯快车”的大部分团队[28]。

新视野号的提案是正式提交给美国国家航空航太局的五个提案之一，它后来被选为两个入围者之一，并于2001年6月接受为期三个月的概念研究。另一个入围者POSSE（冥王星和外太阳系探索者）是由科罗拉多大学博尔德分校提出的一个独立但相似的冥王星任务概念，由首席研究员拉里·W·埃斯波西托领导，并得到喷射推进实验室、洛克希德·马丁和加州大学的支持[29]。

然而，APL除了得到戈达德太空飞行中心和斯坦福大学的“冥王星-柯伊伯快车”开发人员的支持外[29]，处于优势；他们最近为美国国家航空航暨太空总署会合-舒梅克号，并于当年早些时候成功进入爱神星周围的轨道，随后在科学和工程上大张旗鼓地降落在这颗小行星上[30]。

2001年11月，新视野号做为“新疆界计划”的一部分，被正式选定为资助对象[31]。然而，由布希政府任命的新任美国国家航空航太暨太空总署署长肖恩·奥基夫（英语：Sean O'Keefe）并不支持新视野号，并通过不将其纳入美国国家航空航天局2003年的预算，而有效地取消了它。美国国家航空航天局科学任务局副局长ed Weiler（英语：Edward J. Weiler）促使斯特恩游说为新视野号提供资金，希望该任务能出现在行星科学十年调查中，这是一份由美国国家研究委员会编制的优先“愿望清单”，反映了科学界的意见[27]。

经过一场为新视野号争取支持的激烈运动，《2003-2013年行星科学十年调查》于2002年夏天出版。在中等规模的科学界中，新视野号项目被认为是最优先的项目；在前往月球甚至木星的任务之前。威勒表示，这是“（他的）政府不会抗争”的结果[27]。该报告发表后，特派团的资金终于到位，斯特恩的团队终于能够开始建造探测器及其仪器，计划于2006年1月发射，并于2015年抵达冥王星[27]。艾丽斯·鲍曼（英语：Alice Bowman）成为任务运营经理（MOM）[32]。

任务简介

 
艺术家对新视野号与冥王星系统近距离接触的印象

新视野号是美国国家航空航天局新疆界计划中的第一个任务，比“发现计划”更大、更贵，但比“旗舰任务”的计划更小。该任务的成本，包括探测器和仪器开发、运载火箭、任务操作、资料分析和教育/公众文宣，在15年内（2001-2006年）约为7亿美元[33]。该探测器主要由美国西南研究院和约翰霍普金斯大学应用物理实验室建造。此次任务的首席研究员是西南研究院的阿兰·斯特恩（前美国国家航空航天局副局长）。

在与运载火箭分离后，由马里兰州霍华德郡应用物理实验室的任务运行中心（MOC）进行总体控制。这些科学仪器在科罗拉多州博尔德市的克莱德·汤博科学操作中心（T-SOC）进行操作[34]。导航在各个承包商的设施中进行，而导航位置数据和相关天体参考系由美国海军天文台旗杆站（英语：United States Naval Observatory Flagstaff Station）和NASA的JPL提供。

KinetX（英语：KinetX）是新视野号导航团队，负责在航天器向外太阳系加速时规划轨迹调整。巧合的是，海军天文台旗杆站是发现冥王星的卫星卡戎的摄影地点。海军天文台本身离发现冥王星的洛厄尔天文台不远。

新视野号最初计划前往太阳系中唯一一颗未经探索的行星。当新视野号发射时，冥王星仍然被归类为行星，后来被国际天文学联合会（IAU）归类为新分类的矮行星。新视野号团队的一些成员，包括阿兰·斯特恩，不同意国际天文学联合会的定义，仍然将冥王星描述为第九颗行星[35]。冥王星的卫星尼克斯（英语：Nix）和许德拉（英语：Hydra）也与航天器有联系：它们名字的第一个字母（N和H）是“新视野”（英语：New Horizons）的首字母缩写。这些卫星的发现者之所以选择这些名字，除了是因为这个原因，还有尼克斯和许德拉与神话中的冥王星的关系[36]。

除了科学设备外，还有几件文物随新视野号一起旅行。这些包括存储在光碟上的434,738个人名的集合[37]，一块缩尺复合体公司的“航天器1号”[38]，“尚未探索”的美国邮政邮票[39][40]，和一面美国国旗，以及其他纪念品[41]。

大约30克（1盎司）克莱德·汤博的骨灰被放在飞船上，以纪念他在1930年发现冥王星[42][43]。为了纪念人类的探索，佛罗里达州的一枚美国50州25美分纪念币，被做为正式设计的装潢重量[44]。因为“冥王星”的名字是威妮夏·伯尼在还是11岁的小孩子在发现冥王星后提出并获得命名的，因此其中一个科学仪器（尘埃计数器）以她的名字命名。

目标

 
位于马里兰州劳雷尔的应用物理实验室的任务操作视图（2015年7月14日）。

此次任务的目标是了解冥王星系统、柯伊伯带的形成以及早期太阳系的转变[45]。新视野号将收集冥王星及其卫星的大气层、表面、内部和环境的数据，它还将研究柯伊伯带中的其它天体[46]。‘相比之下，新视野号在冥王星收集的数据是水手在红色星球收集的数据的5,000倍。’[47]。

特派团试图回答的一些问题是：冥王星的大气层是由什么组成的，它是如何表现的？它的表面是什么样子的？有大型地质构造吗？太阳风粒子是如何与冥王星的大气层相互作用的[48]？

具体而言，任务的科学目标是[49]：

  • 绘制冥王星和卡戎的表面组成图
  • 描述冥王星和卡戎的地质和形态
  • 描述自然的冥王星大气层及其逃逸率
  • 寻找卡戎周围的大气
  • 绘制冥王星和卡戎的表面温度图
  • 寻找冥王星周围的环和其他卫星
  • 对一颗或多颗柯伊伯带物体进行类似调查

设计和施工

 
新视野号的互动式三维模型。

空间探测器子系统

 
2005年，肯尼迪太空中心的一家工厂里的新视野号

新视野号的大小和总体形状与大钢琴相当，并被比作粘在鸡尾酒酒吧大小的卫星天线上的钢琴[50]。作为出发点，团队从尤利西斯号航天器中获得了灵感[51]，它还携带了一个放射性同位素热电机（RTG）和一个结构上的盒中盒碟形物穿过外太阳系。许多子系统和组件具有APL的航天器轮廓号的传统，而它又继承自APL的TIMED（英语：TIMED）飞行器。

新视野号的主体形成一个三角形，几乎厚0.76米（2.5英尺）（“先驱者号”具有六边形空心体，而“旅行者”、“伽利略号”、卡西尼-惠更斯号则具有十边形空心体。）。一根7075铝合金管构成了主结构柱，位于“后方”的运载火箭转接器环和固定在“前方”扁平侧的{2.1米（6英尺11英寸）无线电碟形天线（英语：Parabolic antenna）之间。钛燃料箱在这个管子里。RTG与一个类似灰色金字塔或脚凳的4面钛支架相连。

钛提供了强度和隔热性。三角形的其余部分主要是粘合到铝蜂窝芯的薄铝面板（小于1⁄64英寸或0.40 mm）的夹层板。这个里面有空的空间结构，强度比严格要求的要大。该结构被设计为起到辐射硬化（英语：Radiation hardening）遮罩的作用，减少RTG的电子的辐射干扰引起的误差。此外，旋转新视野号所需的质量分布，需要一个更宽的三角形

内部结构涂成黑色，通过辐射热传递来均衡温度。总的来说，新视野号被完全覆盖以保持热量。与“先驱者”和“旅行者”不同，无线电波碟也被包裹在延伸到身体的毯子中。当新视野号在外太阳系时，来自RTG的热量为其新增了热量。在太阳系内部，航天器必须防止过热，因此电子活动受到限制，电力被转移到带有散热器的分流器，百叶窗被打开以辐射多余的热量。当新视野号在寒冷的外太阳系中被动巡航时，百叶窗关闭，并联调节器将电力重新路由到加热器。

推进和姿态控制

新视野号具有完全由单组元联氨控制的自旋稳定（巡航）和三轴稳定（科学）两组模式。一个77千克（170磅）的内部油箱提供了发射后超过290 m/s（1,000 km/h；650 mph）的额外delta-v。氦被用作增压剂，弹性体隔膜有助于排出。在飞越木星的轨道上，空间探测器的在轨质量（包括燃料）超过470千克（1,040磅），但如果选择直飞冥王星的备案，则仅为445千克（981磅）。值得注意的是，如果采用备用方案，这将意味着以后在柯伊伯带工作时的燃料会减少。

新视野号上有16个推进器：4个4.4 N（1.0 lbf） 和12个0.9 N（0.2 lbf）垂直进入冗余的分支中。较大的推进器主要用于轨道校正，较小的推进器（以前用于“卡西尼号”和“旅行者号”空间探测器）主要用于空间探测器姿态控制（英语：Spacecraft attitude control）和上旋/下旋机动。两架恒星照相机被用来量测空间探测器的姿态。它们安装在空间探测器的表面，在自旋稳定或三轴模式下提供姿态资讯。在恒星相机读数之间，空间探测器的方向由双冗余微型惯性量测单元（英语：Miniature inertial measurement unit）提供，每个单元包含三个固态陀螺仪和三个加速度计。两个阿德科尔（Adcole）太阳感测器提供姿态确定，其中一个量测与太阳的夹角，另一个量测自转速率和计时。

功率

 
新视野号的 RTG。

圆柱形放射性同位素热电机（RTG）从三角形的一个顶点在三角形的平面中突出。RTG 提供245.7 W发射时的功率，预计每年将下降约3.5 W，到2015年与冥王星系统相遇时衰减到{{val|202|u=W}｝，在2030年代将因衰减和太远，将无法为发射机供电[4]。由于RTG输出是可预测的，并且负载瞬态由电容器组和快速断路器处理，因此没有车载电池。截至2019年1月，RTG的功率输出约为190 W[52]。

RTG的型号为“GPHS-RTG”，最初是“凯西尼”任务的备件。 RTG含有9.75千克（21.5磅）的钚-238氧化物颗粒[28]。每个颗粒都包在铱中，然后包裹在石墨外壳中。 它是由美国能源部在资料和燃料综合体开发的，该综合体是爱达荷国家实验室的一部分[53]。RTG最初的设计需要10.9千克（24磅）钚，但由于美国能源部的延误，包括安全活动，导致钚生产延迟，因此生产了一个功率低于最初设计目标的装置[54]。必须修改任务参数和观测顺序，以适应功率降低的情况；然而，并不是所有的仪器都能同时工作。出于安全考虑，能源部于2002年将太空电池项目从俄亥俄州转移到阿贡。

RTG中的放射性钚含量约为卡西尼-惠更斯号探测器1997年发射时的三分之一。卡西尼号发射时遭到了多个组织的抗议，因为一旦发生事故，大量的钚有可能释放到大气中。因为船上有一个RTG，美国能源部估计，发生向大气释放辐射的发射事故的几率为1/350，并对此次发射进行了监测[55]。据估计，船上的钚完全扩散的最坏情况是将产生相当于北美背景辐射年平均剂量80%的等效辐射扩散到半径为105 km（65 mi）的区域[56]。

飞行电脑

新视野号携带两个电脑系统：指挥和资料处理系统以及制导和控制处理器。这两个系统总共四台电脑，系统中的每一个都为冗余复制。其飞行电脑使用的处理器是Mongoose-V（英语：Mongoose-V），是MIPS R3000CPU的12MHz辐射强化版本。在硬件和软件中实现了多个冗余时钟和定时常式，以帮助防止故障和停机。为了节省热量和质量，空间探测器和仪器电子设备一起安装在IEM（集成电子模块）中。每个IEM包含9个模板，包括仪器和无线电电子等其他功能[57]。探测器的软件在Nucleus RTOS操作系统上运行[58]。

有两次“安全”事件，使空间探测器进入安全模式：

  • 2007年3月19日：指挥和资料处理电脑出现了无法纠正的记忆体错误，并重新启动，导致空间探测器进入安全模式。航天器在两天内完全恢复，虽然丢失了木星磁尾的一些资料，但预计不会对随后的任务产生影响[59]。
  • 2015年7月4日：在飞船接近冥王星的过程中，由于指挥科学操作的过度分配，引发了CPU安全事件。幸运的是，这艘飞船能够在两天内恢复，对其任务没有重大影响。因此，美国国家航空航天局的科学家减少了对该航天器的科学操作次数，以防止未来与冥王星接近期间可能发生的事件[60][61]。

电信和资料处理

 
新视野号的天线附带一些测试设备。

背景

新视野号

  • 位于冥王星附近时的功率：228瓦特
  • 位于冥王星时数据传输率：768bps
  • 发射时间：2006年1月19日
  • 计划耗资：5.5亿美元

新视野号号原定于2006年1月17日美国东岸时间下午1时24分，在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地第41发射台发射，但因地面强风和负责该项目之霍普金斯大学应用物理实验室的控制中心突然停电的原因，两度推迟升空。至1月19日美国东岸时间下午2时00分，卡纳维拉尔角上空云层逐渐散去，气候条件适合发射，新视野号号终在原定发射升空时间迟半小时后，顺利点火发射升空。45分钟后脱离第三段火箭，离开地球引力，朝木星飞去。其航程途经木星，借用木星引力加速，然后直奔冥王星。它在2015年7月14日最为接近冥王星。

发射窗口

2006年1月11日至2月14日之间一段发射窗口时间内，发射一枚探测船飞往冥王星。于2007年2月经过木星，利用木星引力加速直奔冥王星，已于2015年7月到达，全程需时九年多。

载具

 
新视野号被安装在擎天神V-551型上等待升空
 
新视野号发射升空

新视野号探测船以美国擎天神V551型火箭携带，在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射站发射，将探测器推出外太空，再由半人马座（Centaur）火箭送入绕地轨道，最后由星48B型（STAR 48B）固体燃料火箭冲出地球引力，飞向冥王星。

新视野号将成为人类有史以来最快速的人造飞行物体，它飞越月亮绕地球轨道不用九个小时，到达木星引力区只须13个月时间，相对1960年代“阿波罗”登月任务相同航程要飞行三天时间，“伽利略号 (Galileo) ”飞抵木星亦需四年时间而言，“新视野号”航速可谓十分惊人。

第二次发射窗口

在2006年1月19日，新视野号探测船从卡纳维拉尔角发射。

新视野号探测船若未能在2006年2月2日前发射，而在2月14日发射窗口限期前出发，则探测船就不能经过木星，而需直接飞往冥王星。因未能借助木星重力加速，故需较长飞行时间，最快要2018年才能到达。错过今次发射窗口，下一次将会是2007年2月2日至15日。探测船直飞冥王星，已在2019年到达。

到达冥王星

探测船在2015年3月（即到达前四个月）开始收集冥王星及它的卫星冥卫一的资料。2015年7月14日，探测船最接近冥王星。探测船在冥王星南半球约9,600公里（六千英哩）处高速掠过。而卡戎当时在冥王星另一侧，探测船需经过冥王星后，回头再探测卡戎。探测船飞离冥王星后，观察工作持续十个星期。而一切对冥王星的探测于九个月后结束，观察记录都传送回地球。

柯伊伯带任务

在探测过冥王星后，探测船会前往位于柯伊伯带直径约40公里至90公里的天体。探测船已在2016年进入柯伊伯带。

2015年8月，2014 MU69 被选为新视野号于2019年1月飞掠探测的天体。该探测器于2019年1月1日穿越。

探测船的设计与结构

整个新视野号探测船的设计，是按照美国太空署近年推行小型化、低成本，及多功能的指引而制成。全艘探测船分为三个主要部分：即动力系统，包括提供全艘探测船所有电力的核能电池，以及调节探测船位置的引擎。通讯系统，包括高增益天线及低增益天线，是与地球保持联络的装置。科学平台，是安装所有探测仪器的地方，提供有效使用仪器的工作环境，以及保护脆弱的仪器。

动力系统

 
新视野号在装配车间内

全艘新视野探测船的动力皆来自两台核能电池 - 放射性同位素热电机（RTG），这台发电机利用放射性同位素二氧化钚自然衰变时所释放出来的热能，以电热隅形式发电。由于冥王星距离太阳太远，阳光由太阳去到冥王星需要四小时，在冥王星附近能接受的太阳能只及地球千分之一，探测船无法利用太阳能产生充够的能量供活动所需，因此核能电池是唯一的选择。为避免放射线伤及电子仪器，所以必须降低电力（仅228瓦特）[62]。其实，所有外太阳系探测船都采用相同的设计，包括“卡西尼号”探测船。

探测船有一台引擎提供转向动力，用以调节探测船相位，在差不多十年多航行时间之间，可以修正飞向冥王星的轨道。当探测船接近冥王星时，要调校船身以便所有探测仪指向冥王星。当飞越过冥王星之后，又要调校船身以便观察卡戎，待完成探测后，又要再转校船身，使高增益天线指向地球，将收集到的数据送回地球。这个设计是由于预算所限，“新视野”探测船不可以像它的前辈“旅行者”一、二号一样，使用旋转式平台，可以较简单的执行指令，而只能以调节船身相位这个较复杂方法来完成任务。

通讯系统

新视野号探测船安装了一只直径2.1米（83英寸）的高增益天线，能够与地球的深空网络保持联系，接收来自地球的指令，以及将收集得到的科学资料输送回去地球。另外安装在高增益天线正上方的是低增益天线，是高增益天线的后备，以备不时之须。高增益天线有两条频带收发讯号，频谱宽阔，上传下载速度高，相比之下，低增益天线只有一条窄频带，效率较低，但是在紧急情况之下，可以顶替高增益天线的工作。该碟型天线也能充当屏障，挡下迎面来的碎屑、微粒，不会损及天线功能而保护设备。[62]

科学平台

 
科学平台设备图

新视野号探测器本身像一个倒置三角形，三角形尖部延出部分为核动力装置，三角形平面一方则为通讯装置，而三角形本身就是安装所有探测仪器的科学平台。探测船载有七种科学探测仪器，它们分别是：

拉尔夫望远镜

 
拉尔夫望远镜和彩色照相机。
主条目：拉尔夫 (新视野号)

拉尔夫望远镜，口径75 mm[63]，是组成新视野号的冥王星探测遥感调查（PERSI）中的两个摄影仪器之一，另一个仪器是爱丽丝（Alice）。拉尔夫有两个独立的频道： MVIC（Multispectral Visible Imaging Camera），是具有宽带和彩色通道的可见光CCD成像仪；以及LEISA（线性标准成像光谱阵列），是一种近红外成像光谱仪。LEISA源自地球观测-1（英语：Earth Observing-1）空间探测器上的一个类似仪器。

拉尔夫是依据《蜜月客》中，爱丽丝的丈夫的名字命名，爱丽丝也是依此命名[64]。

在2017年6月23日，美国国家航空航天局宣布，已将LEISA仪器更名为“莉沙·哈达韦红外测绘光谱仪”，以纪念于2017年1月去世，享年50岁的贝尔航天科技公司（英语：Ball Aerospace & Technologies）的拉尔夫专案经理莉沙·哈达韦（英语：Lisa Hardaway）[65]。

首席研究员：阿兰·斯特恩），西南研究所

电波科学实验

电波科学实验（英语：REX_(New_Horizons)）（Radio Science Experiment, REX）实际上是一组安装在通讯系统内的电路板，主要是稳定由地球传过去的下载讯号，确保资料不会遗失，是一组非常重要的装置。而另一个作用，就是用作外太空电波科学实验，测试有关远距离通讯技术。REX接收由美国太空署的深空网络传过来的讯号，然后将讯号经由高增益天线传回返地球，科学家比较前后同一个讯号的差别，就能了解知道当中因为太阳风、辐射源、磁力场及重力波所产生的影响，求得出有关数据。

当探测船飞到冥王星的后面，接收或传返地球的讯号都会穿越过冥王星的大气，电波会被大气中的气体分子的重量、高度及温度的不同而有所改变。REX将这些改变了的讯号记录下来，然后传返地球，有助了解冥王星大气层、游离层的结构、压力、及温度。REX还有一种辐射计的工作模式，可以量度微弱的冥王星自己发射出来的电波。当探测船飞越冥王星之后，这些测量可以准确提供冥王星背向太阳一面的温度资料。

紫外线成像光谱仪

紫外线成像光谱仪（英语：Alice_(spacecraft_instrument)）（Alice）能测量由冥王星及卡戎辐射或反射出来的紫外线，得出冥王星及卡戎大气、地表的组成、分布、温度的装置。Alice有两种工作模式，一为探测大气光模式，是当探测船接近及离开冥王星时使用，直接量度由冥王星及卡戎的大气辐射或反射出来的紫外线，是较多时间使用的工作模式。另一种模式是测量掩食光模式，是当探测船飞过冥王星之后，进入冥王星日蚀阴影区时，即被冥王星星体遮掩太阳光的地方，利用量度透过冥王星大气的太阳光，求得大气的成分、温度、及浓度的分布。

长距离探测成像仪

长距离探测成像仪（英语：Long_Range_Reconnaissance_Imager）（Long Range Reconnaissance Imager, LORRI）为探测船提供详细的空间资料，即是探测船本身在航行中精确的位置。从观察特定的星体，比较有关资料，得出探测船在某一点精细准确的位置及相位，从而指令探测船作出相应的调整。

成像仪有一支直径20.8厘米（8.2吋）的镜头，同样以CCD电荷藕合装置成像。结构相比于Ralph影像及红外线成像仪/分光计简单得多，全组仪器并无滤镜及活动部分。当飞临冥王星时，成像仪同时拍摄冥王星表面影像，精细度为100米乘100米，大小略大于一个足球场面积。

太阳风分析仪

太阳风分析仪（英语：SWAP_(New_Horizons)）（Solar Wind Around Pluto, SWAP）是分析在冥王星附近由太阳吹过来的粒子─太阳风，可以探测到冥王星是否有磁场。若而是有磁场存在，就可以得知它的范围、强弱，以及冥王星大气中气体粒子逃逸的速度。

离子质谱仪

离子质谱仪（英语：Pluto_Energetic_Particle_Spectrometer_Science_Investigation）（Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation, PEPSI）是用来测量冥王星阳离子与中性粒子组成、同位素组成等的装置。从观察冥王星大气层顶部的中性粒子被太阳风所激化，而逃离冥王星大气层的现象，可以推算出冥王星大气的化学成分。[来源请求]

“威妮夏·伯尼”宇宙尘分析仪

“威妮夏·伯尼”宇宙尘分析仪（英语：Venetia_Burney_Student_Dust_Counter）（Venetia Burney Student Dust Counter, VBSDC）是由美国科罗拉多州立大学师生主导的研究项目，装置可以分析探测船在飞往冥王星沿途所收集太阳系各区的宇宙尘，测量及比较这些漂浮粒子的物理及化学性质。离开冥王星之后，研究会继续，并且成为人类历史上首次接触到柯伊伯带的物体。

名字中的VBS指的是“Venetia Burney Student”，源于为当年尚是学生，而为冥王星取名的威妮夏·伯尼女士之名。

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    Ralph
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    LORRI
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    SWAP
  •  
    VBSDC
  •  
    仪器的位置

其他资料

  • 全艘探测船包括推进剂在内，重约450公斤（一千磅）
  • 核能发电机是由美国能源部提供
  • 保温瓶式设计的船舱，确保所有仪器机械，可以在安全的环境中工作
  • 首次使用的船载再生测距存储器，将多获取三十dB的数据
  • 使用八种不同的识别信号，来显示探测船的健康状态
  • 先进的数码接收器可以节省60％耗电量
  • 装备有三维立体相位及陀螺仪
  • 利用十六个喷嘴来控制船身位置，以便修正航道、观察目标、改变方向接近柯伊伯带天体。
  • 使用改良的“冬眠”装置，可以节省宝贵的燃料包括核能电池
  • 其他主要辅助仪器包括有：星踪导航仪及资料数据记录器等
  • 携带有冥王星发现人克莱德·汤博（Clyde William Tombaugh）的部分骨灰。

轨道校正和仪器测试

在2006年1月28日和30日，在任务控制人员引导下进行第一次的轨道校正和仪器测试 (trajectory correction maneuver，TCM)，过程分为两个部分(TCM-1A and TCM-1B)。这两次修正使速度总共变化了18m/s，TCM-1精确的校正使得TCM-2的校正，三次校正计划中的第二次，得以取消[66]。

在2月20日那一周内，控置人员进行3个机载科学仪器，Alice紫外线造影分光计、PEPSSI离子质谱仪、LORRI长距离探测成像仪，的首次飞行测试。在没有科学测量或影像被获得的情况下，只是仪器的电子设备测试，在Alice的例子中，显示机电系统都能正常的运作[67]。

在3月9日1700 UTC，控制人员执行TCM-3，三次校正计划中的最后一次。引擎点燃了76秒，将航天器的速度大约调整了1.16 m/s[68]。

在2007年9月25日16:04 EDT，引擎再度点燃15分又37秒，改变了航天器的速度2.37 m/s[69]。

在2010年6月30日7:49 EDT，任务控制人员对新视野号进行了第四次的轨道校正，经过35.6秒使航天器加速了约0.44 m/s[70]。

飞越火星和小行星带

在2006年4月7日10:00 UTC，航天器飞越火星轨道，以大约21公里/秒的速度远离太阳，与太阳的距离是2亿4,300万公里[71]。

新视野号在2006年6月13日04:05 UTC以101,867公里的距离飞越小行星132524 APL (早先所知的临时名称是2002 JF56 )。目前对这颗小行星直径的最佳估计值是大约2.3公里，新视野号对APL的光谱观测显示它是一颗S-型小行星。

航天器在2006年6月10-12日成功的追踪这颗小行星，并由α望远镜 (α影像及红外线成像仪/分光计)观测影像，这让任务小组能够测试航天器追踪快速移动中天体的能力[72]。

木星重力助推

 
新视野号在2007年2月28日通过木星的近木点。

新视野号的长距离探测成像仪 (LORRI)在2006年9月4日拍下了第一张的木星照片，并于2006年12月开始对木星系统做进一步的研究[73]。

新视野号在2007年2月28日5:43:40 UTC最接近木星时得到木星的重力助推。它以每秒21公里的相对速度接近木星 (相对于太阳是23公里/秒)。飞越木星让新视野号远离太阳的秒速增加了4公里，使航天器以更快的速度航向冥王星，并以2.5度的倾角飞离地球的轨道面（黄道）。到了2009年11月，太阳的引力作用已经使航天器的速度减缓至大约16.656公里/秒[74] 。新视野号是自1990的尤里西斯号(Ulysses)任务展开之后，第一艘发射后直接朝向木星航行的航天器。

在观测木星的同时，新视野号的仪器也对木星的内侧卫星进行精细的观测，特别是阿曼尔。探测器的照相机从2006年9月4日开始观测木星系统，测量艾奥的火山和仔细的研究4颗伽利略卫星，也研究外侧距离遥远的希马利亚和艾华拉[75]。航天器也研究木星的小红斑和这颗行星稀薄的环系统[76]。

 
木星和它的卫星木卫一（艾奥）
 
木星的卫星
木卫一（艾奥）
 
木星的卫星
木卫二（欧罗巴）
 
木星的卫星
木卫三（贾尼梅德）
 
木星的卫星
木卫四（卡里斯托）
新视野号飞越时拍摄的木星系统伽利略卫星影像(灰度图)。

木星观测

 
红外线相机下的木星。

在深入观测木星的4个月期间，最接近木星的距离是以32木星半径 (300万公里)。木星是有趣的，它不停地在变化，自伽利略任务结束后仍间歇性的被观测。新视野号的仪器采用了最新的技术，特别是照相机的领域。相较于从水手号计划衍生出来的旅行者号的版本改进的伽利略号的相机，已经改善了许多。与木星的接触还担任了与冥王星接触的预演，因为木星与地球的距离较近，做为通讯连结的记忆体缓冲区可以传输较多的负载。实际上，这个任务送回来的木星资料会比从冥王星送回来的多。木星的影像从2006年9月4日开始，之后还拍摄了一些[77]。

接触的主要目标包括木星云层的动力学，但比伽列略号的观测程式精简了许多，并且从木星磁层的磁尾中读取质点的资料。这艘航天器的轨道在磁尾内运行了一个月。新视野号还观察了木星黑夜侧的极光和闪电。

新视野号也提供了长圆形BA (木星上的一个风暴特征，非正式的名称是"小红斑")的第一张特写，因为这个在卡西尼号经过时仍是白点的风暴变红了。

 
新视野号观察木星的卫星艾奥上火山烟羽的动画。

木星的卫星

主要的卫星 (伽利略卫星) 在不利于观测的位置上，意味着重力助推的瞄准点，使航天器在距离这些卫星数百万公里之外飞越。不过，新视野号的仪器是为了小且昏暗的目标设计的，所以还是能对那些远距离的大卫星进行有科学价值的观测。LORRI搜寻到艾奥上火山的烟羽；红外线能力卓越的LEISA搜寻到化学的成分 (包括欧罗巴的冰参杂物) 和夜晚侧的温度 (包括艾奥)。Alice的紫外线解析出大气中，包括艾奥的托环，极光。

像阿马塞尔这样的小卫星，则改进了轨道的精确度。照相机确定了它们的位置，并做为反像光学导航之用。

接近冥王星

新视野号飞船最接近冥王星的时间是2015年7月14日协调世界时11:49，距离冥王星表面12472公里（7750英里），距离冥王星中心13658公里（8487英里）[78] 。2015年7月15日，世界协调时00:52:37，在冥王星系统附近22小时的无线电静默之后，遥测数据证实了一次成功的飞掠[79]。飞行任务管理人员估计，在飞越过程中，碎片破坏探测器或其通信系统的可能性为万分之一，从而使探测器无法向地球发送数据[80]。第二天就收到了这次飞掠的第一批细节，但是通过2kbps的数据下行链路下载完整的数据集花了15个月多一点的时间[16]。直到2021年，对数据的分析还在继续[81]。


新视野号拍摄冥王星卫星
 
冥卫一
 
冥卫五
 
冥卫二
 
冥卫四
 
冥卫三
  维基共享资源上的相关多媒体资源：新视野号

柯伊伯带任务

 
NASA更新新视野号时间表（2015年1月）
 
新视野号拍摄的冥王星，冥卫一，冥卫二和冥卫三（2015年1月和2月）
 
新视野号飞越柯伊伯带天体2014 MU69及其可能卫星的想像图

在飞越冥王星之后，新视野号将继续深入柯伊伯带。任务规划师正在寻找直径在50至100公里这个范围内的柯伊伯带天体，进行类似与冥王星接触一样的飞越。囿于有限的机动能力，这一阶段的任务只能寻找靠近新视野号飞行路径上的合适柯伊伯带天体，而排除了任何企图飞越像阋神星这种比冥王星大的海王星外天体的计划[82]。可能的区域将会是之前努力搜索海王星外天体时未曾涵盖过的区域，和避免过于接近银河系的平面，因为这会使暗淡的天体难以被侦测到。

由于新视野号的飞行路径是由掠过冥王星的航线决定的，加上剩余的联氨燃料有限，合适的柯伊伯带天体需在从冥王星延伸出的小于一度的圆锥区域内找到，而且距离不能大于55天文单位。一旦超过了55天文单位，所有的通讯信号会变得过于薄弱，而且放射性同位素热电机（RTG）电功率会显著衰减以至于影响到科学观测。

2014年10月15日，美国国家航空航天局用哈勃望远镜进行搜索后发现了三个潜在目标[83][84][85][86]，新视野号工作小组把它们的代号分别定为2014 MU69（PT1,潜在目标1），2014 OS393（PT2,潜在目标2）以及2014 PN70（PT3,潜在目标3）。所有目标的直径都估计在30到55公里之间，这样小的体积用地面的望远镜是无法看到的。它们到太阳的距离在43到44天文单位间，因此新视野号的掠过时间大约在2018年－2019年间。[84]从新视野号的燃料预算来进行初步预计，这三个目标被探测器到访的可能性分别是100%, 7%和97%。[84]它们均是低轨道倾角和低轨道离心率的经典柯伊伯带天体，和冥王星有很大的不同。

里程碑

新视野号时间表
阶段 日期 大事记
发射前阶段 2001年6月8日 新视野号由美国国家航空航天局的设计案－POSSE（Pluto and Outer Solar System Explorer）－竞赛中脱颖而出。
2005年6月13日 航天器离开霍普金斯大学应用物理实验室（APL）至金石太空飞行中心（GSFC）接受最后的测试。
2005年9月24日 航天器装载在C-17运输机上，经由安德鲁空军基地以航空货运送到卡纳维拉尔角。
2005年12月17日 探测器被运送至发射组合体41的垂直发射台。
2006年1月11日 主要发射窗口开启，但因须进一步的测试而延期发射。
2006年1月16日 发射用的阿特拉斯火箭被运送到发射台上。
2006年1月17日 第一天的发射尝试，因为天气不稳定（强风）被中止。
2006年1月18日 第二天的发射尝试，因为APL的控制中心在早晨突然停电而中止。
发射阶段 2006年1月19日 在美东标准时间14：00（协调世界时19：00），由于云层的遮蔽，经过短暂的延迟后顺利发射。
飞越冥王星阶段 2006年4月7日 探测器飞越火星轨道。
2006年5月初期 探测器进入小行星带。
2006年6月13日 探测器在04：05（协调世界时）以101,867公里的距离飞越小行星APL（2002 JF56），并传送回照片。
2006年10月下旬 探测器离开小行星带。
2006年11月28日 发布第一张远距离拍摄的黯淡冥王星影像。
2007年1月8日 开始与木星接触。
2007年2月28日 在05：43：40（协调世界时），距离230.5万公里（2,304,537 km）处以21.219公里/秒的速度飞越木星。
2007年3月5日 结束与木星的接触。
2008年6月8日 探测器飞越土星的轨道。
2009年12月29日 探测器到冥王星的距离较地球接近。
2010年3月8日 探测器飞越小行星83982。
2011年3月18日 探测器飞越天王星的轨道。
2012年2月11日 探测器距冥王星10个天文单位。
2013年10月25日 探测器距冥王星5个天文单位。
2014年8月24日 探测器飞越海王星的轨道。
2014年12月6日 从休眠中唤醒。
2015年1月 探测器远距离观测柯伊伯带天体2011 KW48（英语：2011 KW48），此时两者距离约为7500万千米。
2015年5月15日 探测器所拍照片超越哈勃空间望远镜最佳分辨率。
2015年7月14日 探测器在11：49（协调世界时）在12,500公里的距离上以13.78公里/秒的速度飞越冥王星（该时点冥王星距离太阳32.9天文单位）。
2015年7月14日 探测器在12：03（协调世界时）在28,858公里的距离上以13.87公里/秒的速度飞越卡伦。
2015年7月-2016年10月 探测器探测冥王星时的数据陆续传送回地球，并于2016年10月25日传输完毕。
探索柯伊伯带阶段 2015年11月2日 探测器远距离观测小行星15810，此时两者距离约为1.8个天文单位。
2016年7月13日-14日 探测器远距离观测创神星，此时两者距离约为14个天文单位。
2016年 – 2020年 可能飞越一或多个柯伊伯带天体（KBOs）。[87][88][89]
2018年8月16日 探测器首次拍到小行星486958。
2019年1月1日 探测器于05：33（协调世界时）在约3,500公里的距离上飞越小行星486958，这是人类所探测的距离地球最远的天体。
2019年1月–2020年 探测器探测小行星486958时的数据陆续传送回地球，预计需要18个月。
2021年4月30日 探测器拓展阶段任务结束。
任务结束阶段 2038年 探测器将距离太阳100天文单位。如果还能工作，探测器将观测太阳圈。

现况

 
新视野号的最新位置。(此刻位置请进此连结 （页面存档备份，存于互联网档案馆）)。
电脑模拟新视野号的冥王星之旅

2012年10月16日，随着工作小组透过哈勃空间望远镜发现冥王星的两颗新卫星和众多星体碎片，新视野号团队发表了一篇文章，指新视野号在飞越冥王星的时候，有可能毁于冥王星卫星轨道中的星体碎片，所以现在工作小组正研究是否要改变新视野号的轨道，去避免和这些碎片碰撞，以保护新视野号。[90]

2013年5月16日，工作小组计算过新视野号和冥王星卫星系统的轨道后，得知新视野号的路径和冥王星卫星系统的轨道面接近垂直。也就是说，新视野号和新发现的卫星相撞的机会大减，只有在最接近时的风险较高，约0.3%的风险造成会中止任务的撞击。因此，工作小组表示不会对既定路线做大规模变更。

目前探测器以相对于太阳14.52公里/秒, 相对于冥王星13.77公里/秒的速度飞行。从探测器发出的无线电波需历时4个半小时才能到达地球。[91] 从探测器看到的太阳星等是−19.2。[92]

探测器正朝着人马座的方向进发。[92]

探测器最新的资讯和图片发布在美国国家航空航天局官方网站上。[87]

参见

参考资料

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