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新地平線號探測器,飛越冥王星,科學(xué)家:很有可能沖出太陽系

作為最有希望飛出太陽系的五顆探測器中,就有這顆探測器。
不過它的存在感太低了,很多人都聽過旅行者1號和旅行者2號,對先驅(qū)者10號和先驅(qū)者11號也略有耳聞。
但是對于這顆探測器了解的卻不多,它就是新地平線號探測器。

它于2006年1月19日成功發(fā)射,并于2015年7月14日成功飛掠冥王星。
它的主要任務(wù)就是探測冥王星,以及冥衛(wèi)一和柯伊伯帶的小行星群。
就在2019年的時(shí)候,新地平線號探測器成功飛越了人類迄今研究過的最遙遠(yuǎn)的天體。飛行的距離早已超過64億公里。
那么這顆探測器到底有什么了不起呢?今天我們就一起好好地了解一下這顆容易被忽略的探測器。

新地平線號探測器

作為人類發(fā)射過起始速度最快的太空探測器,它的最高速度達(dá)到每秒16.26公里。而且它還是人類歷史上首次探測冥王星的探測器。
它提供了大量有關(guān)冥王星的珍貴數(shù)據(jù),揭示了冥王星的地貌、大氣層和衛(wèi)星等重要信息,使我們對這顆神秘的冥界行星有了更深入的了解。
而在飛越冥王星之后,新地平線號的任務(wù)并未結(jié)束。
它還繼續(xù)向科學(xué)家提供有關(guān)柯伊伯帶的數(shù)據(jù),并且在2019年1月1日,它飛越了名為“阿羅科斯”的柯伊伯帶天體,另外這顆天體還有另一個(gè)浪漫的名字:“天涯海角”。

這顆天體也是迄今航天器造訪過的太陽系內(nèi)最遙遠(yuǎn)天體,距地球約66億公里。
新地平線號探測器通過這次飛行任務(wù),驗(yàn)證了我們對太陽系外緣的一些猜測,也幫助了人類可以更好地理解太陽系的起源和演化過程。
新視野號為冥王星提供了詳細(xì)且高分辨率的圖像和數(shù)據(jù)。這些圖像揭示了冥王星的地貌、地質(zhì)特征、大氣層成分和環(huán)境等重要信息。
通過這些數(shù)據(jù),科學(xué)家能夠更好地了解冥王星的形成和演化過程,對太陽系的起源和宇宙的理解提供了重要線索。

新地平線號探測器的技術(shù)含量

新地平線號探測器使用了多項(xiàng)高科技技術(shù),比如太陽能電池板。
它搭載了大型太陽能電池板,利用太陽能將光能轉(zhuǎn)化為電能,為探測器提供所需的電力。
同時(shí)還運(yùn)用了核能源,為了支持長期和遠(yuǎn)距離的任務(wù),新地平線號還搭載了放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī),通過核反應(yīng)生成熱能,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能。
其次就是運(yùn)用了恒星導(dǎo)航,新地平線號使用了星敏感器,通過觀測星星的位置和運(yùn)動(dòng),進(jìn)行航天器的導(dǎo)航和定位,以確保其準(zhǔn)確進(jìn)入目標(biāo)軌道。

這里可以講一下這個(gè)星敏感器,這是2005年才出現(xiàn)的航天科學(xué)技術(shù)名詞,它的工作原理就是通過參照天空中的恒星,再結(jié)合測量不同位置的恒星進(jìn)行計(jì)算,從而為衛(wèi)星以及各種探測器提供高精度空間方位,避免探測器出現(xiàn)偏航。
星敏感器包含了非常多的先進(jìn)技術(shù),比如光學(xué)系統(tǒng)、CMOS圖像電路、FPGA處理電路、DSP數(shù)據(jù)處理電路等等。
除了這些之外,新地平線號探測器上還有慣性導(dǎo)航系統(tǒng),這也是星敏感器的一種功能。就是利用陀螺儀和加速度計(jì)等設(shè)備來測量探測器的加速度和角速度,從而推算出位置和姿態(tài)信息。

而高分辨率成像設(shè)備包括多譜段照相機(jī)和光譜儀,則用于捕捉和分析目標(biāo)天體的圖像和光譜信息,以研究其地質(zhì)特征和組成成分。
為了能夠更快更高效的傳輸和存儲,新地平線號采用了高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和大容量存儲設(shè)備,以確保探測器能夠有效地獲取、處理和傳回給地球詳細(xì)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。
最后就是自主導(dǎo)航和避障系統(tǒng),這大大降低了探測器的碰撞和安全風(fēng)險(xiǎn),新地平線號搭載了自主導(dǎo)航和避障系統(tǒng),利用激光雷達(dá)、相機(jī)和其他傳感器來感知周圍環(huán)境,并做出相應(yīng)的航行調(diào)整。

飛出太陽系有多難

作為最有可能飛出太陽系的探測器之一,這本身就是一種能力的體現(xiàn),因?yàn)槲覀兊奶綔y器想要飛出太陽系,確實(shí)太難了。
要知道太陽系的直徑約為287.46億公里,就以目前速度最快的新地平線號探測器,飛行到冥王星也花費(fèi)了七年時(shí)間,這就需要探測器具備足夠的速度和燃料,以及耐久的能源供應(yīng)。
其次就是寒冷的太空環(huán)境,在太陽系的邊緣,例如冥王星,溫度非常低,接近絕對零度。
探測器必須能夠在極端低溫條件下正常運(yùn)行,同時(shí)保持自身的熱平衡,以防止凍結(jié)和損壞。
然后就是航行路徑的合理規(guī)劃,要知道太空中存在著很多未知的危險(xiǎn),撞擊到任何小型物體,都有可能給探測器帶來毀滅性的破壞。
所以飛越太陽系時(shí)需要精確計(jì)算和規(guī)劃航行路徑,以避開這些天體,并盡可能減少風(fēng)險(xiǎn)和碰撞的可能性。

還要考慮通信延遲,當(dāng)探測器離地球越遠(yuǎn)時(shí),通信延遲也會越大。這意味著與探測器的實(shí)時(shí)通信變得困難,需要使用復(fù)雜的通信系統(tǒng)和協(xié)議來處理延遲和數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶魬?zhàn)。
而最難的就是能源供應(yīng),雖然探測器上安裝有太陽能電池板,但隨著探測器越來越遠(yuǎn)離太陽,能量也會逐漸減弱。
因此,太陽能可能無法為探測器提供足夠的電力,需要采用其他能源來源,例如核能源或放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī)等等。
雖然新地平線號探測器很容易被人所忽視,但它所做出的成就是有目共睹的。
而且有趣的是,這顆探測器僅耗資約7億美元。要知道1977年發(fā)射的旅行者一號,就足足耗資3.5億美金,由此可見,新地平線號探測器的性價(jià)比之高,讓人驚訝。

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