冥王星探測(cè)器“新地平線號(hào)”是怎樣傳輸數(shù)據(jù)的?

【專(zhuān)家解說(shuō)】：和普通深空探測(cè)器一樣,都是用無(wú)線電傳輸信號(hào)的 要知道無(wú)線電的傳播速度是接近光速的 所以從冥王星發(fā)送的數(shù)據(jù)最多4個(gè)多小時(shí)就到達(dá)地球了(陽(yáng)光到達(dá)地球需要8分鐘多點(diǎn),到達(dá)冥王星需要近5個(gè)小時(shí)) 而飛船的飛行路線,以及探測(cè)軌道 都是事先經(jīng)過(guò)計(jì)算好的 一般中途不輕易調(diào)整指令 即使調(diào)整 也都是等飛船完成了預(yù)期探測(cè)任務(wù)之后進(jìn)行的 新地平線號(hào)的相關(guān)資料: 新地平線號(hào)(New Horizons，臺(tái)灣譯作新視野號(hào))是美國(guó)國(guó)家航空航天局的一項(xiàng)探測(cè)計(jì)劃，主要目的是對(duì)冥王星、冥衛(wèi)一等柯伊伯帶天體進(jìn)行考察。 新地平線1號(hào) 位于冥王星附近時(shí)的功率:228瓦特 位于冥王星時(shí)數(shù)據(jù)傳輸率:768bps 計(jì)劃發(fā)射時(shí)間:2006年1月17日 計(jì)劃耗資:5.5億美元 “新地平線”1號(hào)原定于2006年1月17日美國(guó)東岸時(shí)間下午1時(shí)24分，在美國(guó)佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地第41發(fā)射臺(tái)發(fā)射，但因地面犟風(fēng)和負(fù)責(zé)該項(xiàng)目之霍金斯大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的控制中心突然停電的原因，兩度推遲升空。至1月19日美國(guó)東岸時(shí)間下午2時(shí)00分，卡納維拉爾角上空云層逐漸散去，氣候條件適合發(fā)射，“新視野”一號(hào)終在原定發(fā)射升空時(shí)間遲半小時(shí)后，順利點(diǎn)火發(fā)射升空。45分鐘后脫離第三段火箭，離開(kāi)地球引力，朝木星飛去。其航程將途經(jīng)木星，借用木星引力加速，然后直奔冥王星。預(yù)計(jì)在2015年7月14日最為接近冥王星。 發(fā)射窗口 計(jì)劃預(yù)算在2006年1月11日至2月14日之間一段“發(fā)射窗口”時(shí)間內(nèi)，發(fā)射一枚探測(cè)船飛往冥王星。于2007年2月經(jīng)過(guò)木星，利用木星引力加速直奔冥王星，于2015年7月到達(dá)，全程需時(shí)九年多。 載具 “新地平線號(hào)”探測(cè)船以美國(guó)擎天神V551型(Altas V551)火箭攜帶，在美國(guó)佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的空軍基地發(fā)射站發(fā)射，將探測(cè)器推出外太空，再由半人馬座(Centaur)火箭送入繞地軌道，最后由星48B型(STAR 48B)固體燃料火箭沖出地球引力，飛向冥王星。 “新地平線號(hào)”將成為人類(lèi)有史以來(lái)最快速的人造飛行物體，它飛越月亮繞地球軌道不用九個(gè)小時(shí)，到達(dá)木星引力區(qū)只須13個(gè)月時(shí)間，相對(duì)1960年代“阿波羅”登月任務(wù)相同航程要飛行三天時(shí)間，“伽利略號(hào)”飛抵木星亦需四年時(shí)間而言，“新地平線號(hào)”航速可謂十分驚人。 第二次發(fā)射窗口 “新地平線號(hào)”探測(cè)船若未能在2006年2月2日前發(fā)射，而在2月14日“發(fā)射窗口”限期前出發(fā)，則探測(cè)船就不能經(jīng)過(guò)木星，而需直接飛往冥王星。因未能借助木星重力加速，故需較長(zhǎng)飛行時(shí)間，估計(jì)最快要2018年才能到達(dá)。錯(cuò)過(guò)今次“發(fā)射窗口”，下一次將會(huì)是2007年2月2日至15日。探測(cè)船將直飛冥王星，預(yù)料在2019年到達(dá)。 到達(dá) 如果一切順利按照計(jì)劃進(jìn)行，探測(cè)船將在2015年3月(即到達(dá)前四個(gè)月)開(kāi)始收集冥王星及它的衛(wèi)星查倫的資料。2015年7月14日，探測(cè)船最接近冥王星。屆時(shí)探測(cè)船將在冥王星南半球約9,600公里(六千英哩)處高速掠過(guò)。而查倫當(dāng)時(shí)在冥王星另一側(cè)，探測(cè)船需經(jīng)過(guò)冥王星后，回頭再探測(cè)查倫。探測(cè)船飛離冥王星后，觀察工作持續(xù)十個(gè)星期。而一切對(duì)冥王星的探測(cè)于九個(gè)月后結(jié)束，觀察記錄都傳送回地球。 冥王星之后 探測(cè)船下一個(gè)探測(cè)目標(biāo)將會(huì)為位于柯伊伯帶，直徑約40公里至90公里的天體，確實(shí)目標(biāo)尚未選定。預(yù)料探測(cè)船將在2016年進(jìn)入柯伊伯帶。 新視野二號(hào) 計(jì)劃2008/2009年發(fā)射，對(duì)天王星和一些柯伊伯帶天體進(jìn)行考察，計(jì)劃耗資5.5億美元。 “新視野”探測(cè)船二號(hào)計(jì)劃，是原計(jì)劃的后備方案。計(jì)劃利用相同的設(shè)計(jì)，制造多一艘探測(cè)船，于2008年3月19日發(fā)射離開(kāi)地球，2009年8月12日飛越木星，2015年10月7日再飛越天王星，于2020年9月15日飛抵1999 TC36，一顆位于離地球三十一個(gè)天文單位的柯伊伯帶天體。 TC36體積龐大，比起任何一顆“新視野”一號(hào)所能經(jīng)過(guò)造訪的柯伊伯帶天體，TC36都巨大十倍，就算連它的月亮也大過(guò)其它柯伊伯帶天體兩至三倍以上，甚俱科學(xué)探測(cè)價(jià)值。 “新視野”二號(hào)飛越TC36之后，還可以觀察多一至兩顆體積較細(xì)的柯伊伯帶天體。 “新視野”二號(hào)如能按計(jì)劃順利起航，就可確保整個(gè)“新視野”計(jì)劃，肯定可以獲得豐盛的成果。 “新視野”探測(cè)船二號(hào)計(jì)劃吸引之處在于:一趟巡行就能探訪多個(gè)星體，如錯(cuò)過(guò)今次機(jī)會(huì)，下次天王星-柯伊伯帶天體巡航要等到2050年才能起行。 而且因探測(cè)船是利用現(xiàn)成設(shè)計(jì)，省卻大量研究經(jīng)費(fèi)及所須時(shí)間。 計(jì)劃現(xiàn)尚在討論階段，有待美國(guó)太空署批準(zhǔn);美國(guó)國(guó)會(huì)已于2004年9月下旬，追加撥款以作計(jì)劃之可行性研究。 如計(jì)劃成功獲得通過(guò)，除了首次探索1999 TC36之外，還將成為繼1986年航行者二號(hào)，人類(lèi)30年后第二次造訪天王星。 美國(guó)太空署轄下的外行星評(píng)審小組Outer Planet Assessment Group，于2005年5月5日提交“新視野”二號(hào)計(jì)劃可行性報(bào)告書(shū)。報(bào)告認(rèn)為計(jì)劃在技術(shù)上是可行的，但探測(cè)船于2008年或以后的一段時(shí)間，發(fā)射升空的機(jī)會(huì)并不樂(lè)觀。報(bào)告書(shū)主要內(nèi)容為: 美國(guó)太空署缺乏現(xiàn)成的核子動(dòng)能電力產(chǎn)生器，卽核能發(fā)電機(jī)，給外太空探測(cè)船使用。按照目前已批準(zhǔn)的訂單和預(yù)算中，太空署要待至2010年才有新發(fā)電機(jī)供應(yīng)，而探測(cè)船則最快也要等到2011年才能升空。 若探測(cè)船推遲至2011年才升空，則意味著探測(cè)船將錯(cuò)過(guò)2008年3月19日至2009年5月1日之間所有“發(fā)射窗口”，探測(cè)船不能借用木星和天王星的重力吸引，加速前進(jìn)，而只可以直接飛去往柯伊伯帶，估計(jì)需時(shí)最少十五年時(shí)間。一個(gè)耗時(shí)十五載，而換取九十分鐘的近距離直接觀察的外太空探測(cè)計(jì)劃，從經(jīng)濟(jì)効益角度來(lái)看，答案已經(jīng)溢于言表。 再者，站在2011年的時(shí)間里來(lái)看，當(dāng)時(shí)的科技、智識(shí)和現(xiàn)今的水平可能已經(jīng)有長(zhǎng)足之別。要使用一艘以上世紀(jì)科技為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的探測(cè)船，似乎有點(diǎn)說(shuō)不通。若然重新設(shè)計(jì)部份或全艘探測(cè)船，則又重蹈經(jīng)費(fèi)龐大、耗時(shí)日久的老問(wèn)題輹轍。就算按報(bào)告書(shū)提議，仿照“新視野”計(jì)劃，利用比賽選出最佳方案，但無(wú)論是時(shí)間和費(fèi)用都已經(jīng)超過(guò)原提議很遠(yuǎn)，估計(jì)經(jīng)費(fèi)最少五億九千萬(wàn)至最多九億一千二百萬(wàn)美元，需時(shí)最少五十四個(gè)月最多五十九個(gè)月時(shí)間。 “新視野”計(jì)劃主管阿倫?史唐Alan Stern 于2005年6月10日小組會(huì)議中繼續(xù)努力推銷(xiāo)“新視野”二號(hào)計(jì)劃，論點(diǎn)主要是:錯(cuò)失今次機(jī)會(huì)將要等待上五十年、核能發(fā)電機(jī)不是唯一選擇、預(yù)算可低至三億七千五百萬(wàn)美元等。但從小組于十月底發(fā)表的會(huì)議報(bào)告中，提及“新視野”計(jì)劃只有聊聊五十多字，主要是預(yù)?！靶乱曇啊碧綔y(cè)船順利發(fā)射成功等等，并沒(méi)有提及“新視野”二號(hào)計(jì)劃?？磥?lái)，“新視野”二號(hào)計(jì)劃的發(fā)展前景，不言而喻。