今天这个消息太过火爆，为大家解读一下。

关于新视野号(New Horizons)

这是美国宇航局新世纪发射的最先进深空探测任务，任务目标直指目前整个太阳系内最神秘的冥王星(目前没有一个人类航天器到达过)和它的至少三颗卫星(卡戎、尼克斯和许德拉)，然后飞进柯伊伯带(可以理解为太阳系边缘的小行星带，目前冥王星已经被归进去了)。

发射时间：2006 年 1 月 19 日

飞船质量：470kg

任务耗资：保守估计 5.5 亿美元，算是性价比非常高了！

预计寿命：至 2038 年

轨道特点：直接由强大的美国宇宙神 V-551 型火箭送入地球和太阳逃逸轨道(直接脱离地月引力系统飞进太阳系)，相对地球的速度为 16.3 公里每秒(逼近第三宇宙速度 16.7 公里每秒，达到这个速度即有能力脱离整个太阳系)，成为有史以来发射速度最快的人造卫星。先后飞跃了 132524 APL 号小行星，在 1 年后(2007 年 2 月 28 日)即抵达木星(之前最快的尤利西斯用时为 1 年半！)，通过“引力拖车”(可以理解为在太空中把一颗子弹从一个枪口打入另一个枪口，再由那把抢朝另一个方向把子弹打出去)效应再次加速到超过 20 公里每秒，指向冥王星狂奔而去。下图是它的设计轨道，所有的实际时间节点都与设计完全一致，可见任务的复杂程度非同小可。

任务目标：

1. 全方位观测木星，获得木星大气层、环绕卫星和磁场的数据；

2. 首次代表整个人类探测整个太阳系最神秘的冥王星及其卫星系统；

3. 研究太阳系边界的柯伊伯带、奥尔特云及星际空间；

4. 带着发现冥王星的 Clyde William Tombaugh 骨灰去访问这个他的星球；

技术意义：

1. 再次测试美国强大的核能电池 - 放射性同位素热电机系统(RTG)，它使用了放射性同位素钚，理论寿命为 80 年以上。

2. 复杂的轨道设计及深空导航、制导与控制理论验证，飞行过程中会有多次助推、木星引力借力、调整姿态、休眠重启等过程。而且最复杂的姿态调整在冥王星附近(光速传输需要 5 个半小时)，可见难度着实不小。

3. 深空天线的高强度信号通讯测试，及深空网测试。这个任务的通讯能力要求极高，你懂得。

4. 测试及验证星上的数码接收器，可以优化并节省系统 60%的能量消耗；

5. 深空任务的休眠与重启能力测试与验证；

6. 一些新型仪器的再次测试或验证，比如光谱计、成像分析仪、电波科学实验、紫外线造影分光计、太阳风及等离子、宇宙尘探测器等一些列仪器。大家不用在意这些都是干什么的了，总之都很酷炫，哈哈。

最新进展：

已经于今天(2015 年 7 月 14 日)顺利抵达冥王星附近，距离 1 万公里左右，下图是三天前拍摄的冥王星和冥卫一彩色照片：

今天拍摄的冥王星照片(人类历史上第一张冥王星的真实面貌！)

它的飞跃过程全程安排：

为什么选择冥王星？

冥王星在 1930 年被克莱德·汤博发现，被认为已经处于柯伊伯带的小天体。在新视野发射的时候，冥王星还是传说中的太阳系第九大行星之一，刚起飞不久(2006 年 8 月)就被降级为矮行星了。

距离太阳：44 亿公里到 74 亿公里之间

公转周期：约 248 年(人类还没有看到它公转一周)

大小：大约质量是月球的六分之一，体积的三分之一

已知卫星：5 颗，都起了名字，懒得查了

轨道的特殊之处：

1. 这颗星球的轨迹是不在太阳系的普遍平面之内的，有 17 度夹角，所以看起来是酱紫的，极为特殊。

2. 它有时会穿过海王星的轨道，比它更近太阳，但是不会相撞的，表担心。

冷知识：

它的命名人是个 11 岁小孩，获得了 5 英镑作为命名的奖励；

华特·迪士尼 1930 年设计米老鼠的宠物时，起名布鲁托，来源于冥王星的名字(Pluto)。

冒昧评价一下：

1. 这个任务本质还是验证一系列深空探测飞行器必备的核心技术，各种理论及工程实践的验证，进一步强化美国的航天和深空探测老大地位，验证更高级的技术。对他们来讲到底飞哪个星球干什么任务，只不过是科学和政治意义的问题，能否拿到资金做出一颗卫星来(NASA 也要跪求资金啊)。但背后的技术实力才是王道！

2. 科学意义上第一次走入冥王星，正式揭开了太阳系内所有行星的面纱(在发射之前是这样想的，后来冥王星被降级也木有办法啊)。

3. 为全人类飞出太阳系的人造飞船数量再 +1（以前四个都是美国的，旅行者 1 号 2 号，先驱者 10 号 11 号，我以前解答过这个问题美国几十年发射的那个探索宇宙的飞船飞到哪儿了现在？）。

1#意义

1#1 人类历史上第一次对柯依伯带进行有目的的探测「之前的探测器在离开巨行星后，只会对空间的太阳风、宇宙辐射等空间环境进行记录」，也是在已知柯伊伯带存在的情况下，第一次对柯依伯带的造访。

太阳系有三大彗星来源，都是富有小天体，由于大多是小天体，即使是哈勃也难以进行观测。即使小概率事件受到引力扰动偏离轨道形成彗星，也有相当多的数量。而且越是外侧的地带，约不太受太阳系演化的影响，越保存有太阳系演化的证据，因此很受天文学的欢迎。最内侧的是小行星带「2.3~3.3AU」，全部是短周期彗星；中间的是柯依伯带「30~50AU」，著名的哈雷彗星就是柯依伯带的天体，但依然都是短周期彗星「<200 年」；最远的是奥尔特云「50k~100kAU」，早在 1950 年的时候，J.Oort 就提出了奥尔特云 Oort Cloud 的概念，但奥尔特云实在无法观测，大多只能通过长周期彗星的回归来了解。奥尔特云中就有著名的 1997 年那颗特别明亮的、周期 3000 年的海尔 - 波普彗星就来自于奥尔特云，现在以飞到柯依伯带内了。奥尔特云估计有 10^13 个左右的天体并且分为内奥尔特云和外奥尔特云，外奥尔特云几乎就是太阳所能影响到的最远的边界，算是目前比较公认的太阳系边界，因此飞行器想离开太阳系都是天方夜谭之事。

因此，柯依伯带也富含那些远离太阳、冰冷的小天体，有利于人们了解太阳系早期的一些情况、物质等尘封的信息。这些都是内太阳系所匮乏的，柯依伯带众多的天体，新视野号会有很多新的发现。

1#2 冥王星的非科学程度的意义实在是太大了，由于八大行星都已经有探测器造访、冥王星这颗未被掀开的面纱引来了太多的关注和好奇。就从命名上来说，海王 Neptune、冥王 Pluto 和宙斯是三个兄弟，古罗马神话中掌管宇宙的第三代天神，其地位是相当之高的。

但冥王星的科学程度上的价值并没有与其他柯依伯带的天体相差多少，因此新视野号采取的是高速飞抵的策略，来探索更多柯依伯带的天体。

由于海王星是用方程解出来的预测轨道，但实际观测轨道和计算轨道有不小的偏差，因此人们一直相信还有第九大行星。随后 1930 年，冥王星，这颗轨道与黄道有很大倾角、离心率很大，并且不足以用于校正海王星的十分奇怪的天体被发现了。而直到 1992 年，第二个柯依伯带的天体 1992 QB1 才被发现，这么长的时间已近让很大人接受了冥王星作为大行星的一个事情，也使得冥王星这个很普通的天体，在人们心中的地位很高。尽管冥王星的大小在柯依伯带是数一数二的，但不知有多少人熟知谷神星呢，这颗小行星带最大的行星呢？因此相对大小并不足以使其能在柯依伯带里超凡脱群。

2# 局限性

2#1 新视野号抵达了目前以及这一阶段人类飞行器所能抵达的最远的区域：柯伊伯带（30~50AU）和离散盘，已经极难突破更远的方向了。

2#2即使是内太阳系，人类所能够了解的区域也是沧海一粟，而广袤无垠，宽广无数倍的柯伊伯带，未知会更多。

2#3目前世界各航天组织所面临的深空探测资金短缺的重大挑战，是特别不受待见和重视的一个区域，新视野号丝毫没有改变这一现状，并且是这一现状的受害者。

上一次的外太阳系探测的高潮也并非空缺来潮，当时有 176 年一遇的难得的几颗的巨行星几何排列，因此那四颗探测器多次借助几颗巨行星的引力加速，即可以对多颗行星进行探测，又可以充分节省燃料。但此后外太阳系的探测就陷入了低谷。

虽然新视野号已经抵达如此远的距离，但丝毫掩盖不了目前捉襟见肘的深空探测器数量和资金，现阶段所有在建的深空探测器数量降到一个历史低点，而距离则全部位于内太阳系，NASA 的全部 flagship 大型深空探测计划被砍，ESA 则难以为继伽利略等卫星的发射计划，当年的 NASA 和 ESA 为了给卡西尼号省燃料，都开始借助金星的引力加速了，还是多次。剩下的 RSA 和 JAXA 也仅有内太阳系深空探测器的设计能力，CNSA 的远期目标基本也在火星和小行星带。

而实际上，深空探测器的财政预算并不高，新视野号总开销约 $650million，并且并不全是一年的拨款，其夭折的前任 Ploto Express 在已经花费 $1.1billion 后还是被砍，而 NASA 在 2014 和 2015 年的预算 FY2014 和 FY2015 都大约在约 $18billion。

有关 NASA 的深空探测部分可以参见这个回答，不再赘述：

为什么美欧的航天计划重点都在火星、深空这些不着边际的领域，而不是更务实地推进近地轨道和月球的项目呢？ - 鸑鷟鹓鶵的回答

3# 新视野号

3#1 行头

新视野号装备的是 Mongoose-V 处理器，12MHz 频率，MIPS RISC 指令集；所携带的设备有：

Ralph: 光学 / 红外成像 + 光谱仪，光学成像提供彩照，红外成像提供热分布图，光谱仪提供成分分析图。如上图。最后尤为重要，上文提到过，远离太阳的位置更容易的保留了太阳系演化时的物质。

Alice: 紫外光谱仪，同样是用于分析天体以及大气的成分和构成的，这次是从未 Rosetta 探测器的 UV 光谱仪改进的，用于针对像冥王星这样背景是暗色的行星的分析。通常这类对新天体的探测都会携带多台不同频段的光谱仪。

REX: 「Radio Science EXperiment」通过接收空间辐射来计量空间存在的物质以及空间的温度，装备有一台高精度振荡器和被动辐射计，大致是测量发出信号的多普勒频移。并且可以精确测量冥王星的直径和质量

LORRI: 「Long Range Reconnaissance Imager」 望远镜式的照相机，超长焦距！「貌似是 210mm」超高分辨率！如上图。

SWAP: 「Solar Wind Around Pluto」 太阳风及空间粒子质谱仪，用于计量各处的太阳风「实则就是太阳辐射的高能粒子了，作用范围十分远，可以到达奥尔特云」的分布和空间粒子的成分，并观测太阳风和冥王星大气粒子之间的相互作用。

PEPSSI: 「Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation」 一台 6cm 口径的望远镜、两台从近红外到紫外的光谱仪，用于分析高能粒子的成分和其逃逸天体大气的密度。

SDC: 「Student Dust Counter」 ，由科罗拉多大学的学生们设计，计量新视野号一路上粘上去的空间灰尘。NASA 曾经做过一个深空探测器叫 Stardust，就是专门用于搜集星际尘埃和彗星尾尘，并以第二宇宙速度再入返回的。

图中还有一些未标识的区域：

SDC 和 LORRI 之间还有一个测星的装置，用于自身的定位，因此，新视野号有总计 16 个推进器，用于改变自身的方向；

那口锅，就是 REX 所在位置处，就是高增益天线，用于与地面的 DSN 网络进行通信，尽管探测器上的锅的直径只有 2m，地面必须有 3 口 70m 直径的抛物面天线用于收发，通信速率在木星时是 38kbps，在冥王星时是 1kbps；

最上面的类似水轮的东西就是新视野号的能量来源——RTG 核电池装置，该核电池装载有 11kg 的 Pu-238，在冥王星飞越时，即 9 年后，能提供 30V，240W 的电能；

这种电池利用的是放射性同位素衰变产生的热能来发电，通常使用 Seeback 效应，即第一热电效应，指由于两种不同导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。在选取合适的半衰期的同位素源之后能实现长时间供电的能力，而且因为衰变，核电池所能提供的能量越来越少。

但是，目前核电池的能量转换率极低，目前都低于 10%，低于太阳能电池的转换效率…

3#2 行程

新视野号于 2006 年 1 月 19 日在肯尼迪宇航中心发射升空，运载火箭为洛马 Atlas V，其 16.5km/s 的速度是有史以来最快的人造逃逸地球的速度。

2007 年 2 月，新视野号抵近木星，观测 + 引力加速，从 10km/s 提升到 14km/s。

而飞离木星后，新视野号开启休眠模式，只保留主要的如测星等功能的正常使用，从而延长寿命，并降低地面 DSN 深空探测网络的负担。

随后在飞越前六个月开始观测冥王星，来最终确定自己的路径，避免与未发现的卫星或者环有亲密接触；并于 2015 年 7 月 14 日以 13km/s 速度，最近距离 12500km 飞越冥王星。

随后新视野号将继续探索柯依伯带，在快要离开柯依伯带的时候「50AU」，能量几乎不足，距离也太远，渐渐难以联系。但新视野号会继续往外走。