□ 郑永春

“新视野”探测器的外形像一把短锹，其中锹把是它的核电站，锹身是探测器本体，锹身上顶着的大锅则是它的天线。探测器本体为三角形，长2.1米，最宽处约2.7米，高0.7米，大小相当于一架钢琴，发射时的质量为453千克。

“新视野”探测器的通信采用X频段，包括一副直径达2.1米的高增益碟型天线、一副中增益碟型天线和两副低增益宽波束天线。“新视野”的天线比大多数深空探测器要大得多，这是由于距离遥远，信号微弱，所以需要一个很大的天线来接收和发送数据和信号。

“新视野”有两种姿态控制模式，在科学探测阶段采用三轴稳定和自旋稳定模式；在巡航阶段的休眠期和轨道修正机动时采用自旋稳定，额定转速为每秒5次。

“新视野”的推进系统由16个单元肼推进器组成，其中4个推力为4.4牛的推进器主要用于修正飞行轨道，12个推力为0.8牛的推进器主要用于使探测器自旋加速或减速。“新视野”共携带77千克推进剂，用于在航行过程中修正轨道或改变航向。在飞赴冥王星的过程中，它利用木星引力进行辅助加速；在抵达冥王星的时候，它采用飞越方式探测，因此在靠近冥王星时无需减速使之进入环绕轨道。这两个因素使得“新视野”携带的燃料比较少。

“新视野”为什么不环绕冥王星进行长时间观测呢？主要原因有两个，一是由于探测器的飞行速度必须非常快，这样才能确保在9.5年内到达距离地球50亿千米的冥王星。如果“新视野”要进入冥王星轨道，必须将速度降低90%，这就需要多1000倍的燃料消耗，而“新视野”携带的燃料不足以供减速和进入环冥王星轨道之用。二是“新视野”一旦进入环绕冥王星的轨道，就无法将来脱离冥王星引力去探测其他的柯伊伯带天体。

为实现长寿命，“新视野”探测器上不仅几乎所有的探测器系统都要有备用设备，以确保系统出现问题时及时启用备份系统；还有一个重要的手段，就是让探测器长期处于休眠状态，为了避免由于长期不活动，腿脚变得不利索，也为了避免探测器一睡不醒，地面控制人员需要每隔一段时间叫醒它，让它锻炼锻炼筋骨。

自2006年1月20日发射升空后，除了用4个月探测木星及其卫星，“新视野”上的绝大部分仪器处于休眠状态，以节约能源，延缓设备老化，特别是降低地面维护和运营人员的开支。不过地球上的控制人员密切关注“新视野”的运行情况，每隔几个月，探测器上的设备都会定期被唤醒以接受例行检查，进行轨道校正和仪器校准，以保障航线正确和设备正常。此外，“新视野”还会每周发回一个信号，这个信号被称作“绿色信号灯”，目的是让地面控制人员知道它仍然活着。

2014年8月，地面对“新视野”进行了一次例行检查，上传指令要求它按计划于12月7日苏醒。

2014年12月7日，在行星际飞行了48亿千米的“新视野”被成功唤醒，此刻距离地球46.6亿千米、离抵达冥王星还有2.6亿千米。

2015年1月15日，当“新视野”距离冥王星约100万千米时，探测器上的各种设备开始工作，对冥王星和卡戎进行全方位的探测并传回探测数据。以光速传输的探测数据传到地球需要4小时25分钟。当距冥王星16万千米时，探测器上的相机开始绘制第一批地图，并在随后的3个月里不断拍摄照片和测量光谱。如果那时冥王星的大气是冻结的，“新视野”还能够观测到季节的变化。

2015年7月15日，“新视野”近距离飞越冥王星，与冥王星的最近距离为9600千米，与卡戎的最近距离为2.7万千米，持续时间约为半小时。探测器用可见光和近红外相机拍摄最高分辨率为60米、迄今为止最清晰的冥王星和卡戎照片。图像质量远远超过“哈勃”空间望远镜拍摄的冥王星。“新视野”采集的数据量异常庞大，根本来不及向地球回传。因此只能暂时存储这些数据，并在随后的1年多时间里陆续发送。

“新视野”对冥王星和卡戎的飞越观测将持续6个多月，2015年7月之后逐渐远离。在飞离冥王星和卡戎时，“新视野”还将调转镜头回望，利用低太阳照射角造成表面地形明暗的优势，证实冥王星和卡戎表面是否平坦，是否拥有类似彗星那样的“尾巴”，是否拥有环带，是否有未被发现的卫星。

在完成对冥王星及其卫星的飞越考察后，“新视野”将在2017至2020年探测柯伊伯带的其它天体，其中至少2个直径为40千米～90千米，这一阶段可能持续5年至10年。如果一切顺利，“新视野”的寿命将在15年以上。

对于从事太阳系探测的科技工作者而言，最幸运的科学家一辈子能从事两个半的探测项目，从科学思想酝酿、探测计划获得批准到具体实施，能完整参与一项太阳系探测计划已经非常不易。假设一位科学家从30岁入职到60岁退休，他只有30年的工作经历。而冥王星探测计划历经5年酝酿，“新视野”探测器历经6年研制、9年飞行、15年运营，时间跨度已经超过了很多科学家的整个科研生涯。科学家们这种前赴后继的不懈探索，恰恰是推动人类文明进步的不竭动力。

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木星借力成就迄今最快的航天器

虽然历经9年的行星际飞行，但考虑到冥王星距离地球数十亿千米，“新视野”探测器已经当之无愧地成为太阳系飞行冠军，是迄今为止飞得最快的航天器。那么，高速冠军有何秘诀呢？

2006年发射以后，“新视野”探测器直接进入了地球和太阳的逃逸轨道，在最后完成加速关闭引擎时相对于地球的速度是每秒16.26千米，接近第3宇宙速度，成为人类有史以来以最快发射速度离开地球的高速飞行器。

由于超高速飞行，“新视野”在发射后9小时就飞过了月球。而“阿波罗”载人探测器飞往月球用了3天，嫦娥一号奔月飞行用了13天半，嫦娥二号奔月用了5天。

13个月后的2007年2月底，“新视野”抵达了木星，而探测木星的“伽利略”探测器飞抵木星用了6年4个月。木星的质量是太阳系其他七大行星总和的2.5倍还多，是地球质量的317.89倍，具有强大的引力场。“新视野”探测器离木星最近处约227万千米，借助木星引力进行加速，使探测器飞行速度提升到每小时7万～7.5万千米，加速飞向遥远的冥王星。

利用飞越木星的机会，“新视野”顺便对木星和它的20多个卫星进行了为期4个多月的考察。主要探测了木星的大气结构及风暴、木星及其卫星的环带结构，通过带电粒子流和极光遥感测量探测研究木星磁层。探测器还收集了木星主要卫星的大气层、物质组成、表面结构等信息。