張唯誠

太陽系是從一團(tuán)叫作星云的彌漫物質(zhì)中演變而成的。其中太陽消耗了這片星云中99.8%的物質(zhì)，而剩下的物質(zhì)則以氣體和塵埃的形式環(huán)繞太陽組成了一個稀薄的盤，盤中的物質(zhì)在萬有引力的作用下各自聚集成了行星、衛(wèi)星、小行星和彗星。科學(xué)家推測，在盤的內(nèi)側(cè)，太陽使物質(zhì)變得非常熱，只有熔點(diǎn)高的金屬和硅酸鹽能在那樣的地方存在并漸漸聚集成固體的行星，即水星、金星、地球和火星，這些行星的位置決定了它們的個頭不可能很大；在盤的外側(cè)，太陽的熱力不足以“吹散”附著在星體上的氣體分子，因此，那里的行星可以“長”得很大，木星、土星、天王星和海王星都是如此。在火星和木星之間以及海王星軌道之外，還存在著大量小天體，它們是未能形成大行星的殘留物，分別被稱為小行星帶和柯伊伯帶天體。

2003年，美國航空航天局提出了探索太陽系的“新邊疆”計劃，其中的兩個項目是探索木星和冥王星，第三個項目就是發(fā)射小行星探測器“奧西里斯-Rex”，探索近地小行星1999RQ36。

╱飛往柯伊伯帶的“新地平

線”號

在太陽系外緣，飄浮著很多遺留物，冥王星就是其中一個較大的個體。冥王星及其附近的柯伊伯帶天體是“新邊疆”計劃的探索目標(biāo)。

冥王星發(fā)現(xiàn)于1930年，在很長一段時間里，人們都認(rèn)為冥王星是太陽系的第九大行星。開始的時候，人們以為它的直徑有6000千米至10000千米，后來經(jīng)反復(fù)觀測驗證，才明白它的直徑只有2300千米，比月球還小，而且它由冰和巖石組成，又在一個偏心率很高的公轉(zhuǎn)軌道上運(yùn)行。這些特點(diǎn)很像一顆彗星或者小行星。接下來，人們又在海王星軌道之外發(fā)現(xiàn)了越來越多和冥王星相似的天體。2005年，人們發(fā)現(xiàn)了鬩神星，它的直徑為2400千米，比冥王星更大。次年8月24日，國際天文學(xué)會通過投票做出決定，宣布冥王星不再是一顆大行星，而是一顆“矮行星”，即具有與行星相同的品質(zhì)，呈圓球形，但不能清除自身軌道附近的其他物體的行星。

此時，一艘冥王星探測器已在太陽系中飛行了7個多月，它就是2006年1月19日發(fā)射的“新地平線”號。

發(fā)射“新地平線”號探測冥王星是“新邊疆”計劃的項目之一。在冥王星軌道附近，有一個分布著大量冰狀天體的地帶，它的外邊緣延伸到距太陽50個天文單位的地方，這就是柯伊伯帶?？乱敛畮翘栂抵幸粋€巨大的謎，研究柯伊伯帶天體是“新地平線”號此行的一項重要任務(wù)。

冥王星被發(fā)現(xiàn)后，人們陸續(xù)在冥王星周圍發(fā)現(xiàn)了衛(wèi)星。冥衛(wèi)一被發(fā)現(xiàn)于1978年，它很小，但作為一顆衛(wèi)星，又大得和冥王星不成比例。冥王星的直徑為2300千米，而冥衛(wèi)一的直徑達(dá)到了1200千米，它們的運(yùn)行方式更像是一對繞著對方運(yùn)行的雙星。2005年5月至2013年7月，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了冥王星的其他4顆衛(wèi)星，它們都比冥衛(wèi)一小得多。冥王星有一層稀薄的大氣，其主要成分為氮、甲烷和一氧化碳。

冥王星和它所在的柯伊伯帶是太陽系的處女地，人類的航天器還從來沒有近距離探測過它們，但“新地平線”號即將改變歷史。它將近距離飛越冥王星，并考察冥衛(wèi)一和冥王星的其他衛(wèi)星，然后徑直進(jìn)入柯伊伯帶，考察一兩個柯伊伯帶天體。從出發(fā)到抵達(dá)目的地，它的行程長達(dá)48億千米，耗時9年。現(xiàn)在，“新地平線”號剛剛越過海王星軌道，將于2015年7月抵達(dá)冥王星，2016年開始考察柯伊伯帶天體。

╱“朱諾”的使命

木星是一顆典型的氣體巨行星?！跋闰?qū)者10”號、“先驅(qū)者11”號、“旅行者1”號和“旅行者2”號都對木星和它的衛(wèi)星進(jìn)行了考察?！奥眯姓?”號還發(fā)現(xiàn)了木星環(huán)。

1989年10月18日，“亞特蘭蒂斯”號航天飛機(jī)將專門用于探測木星的行星探測器“伽利略”號送入太空?！百だ浴碧栍绍壍榔骱妥犹綔y器兩部分組成，于1995年抵達(dá)木星。1995年7月13日，“伽利略”號釋放了子探測器，以探測木星的大氣層。

木星有濃密的大氣層，主要成分是氫、氦、氨、甲烷和水汽等。大氣層下面是木星的主體，由氫和氦組成，那是一個在巨大的大氣壓力和低溫下形成的液化氫海。人們推測，氫海之下可能有一個固體的內(nèi)核。

“伽利略”號共飛行了46億千米，向地球傳回了14000張圖片。它的繼承者是新的木星探測器“朱諾”?！爸熘Z”有三塊巨大的太陽能電池板，每塊的長度接近10米，這使它看上去像一個巨大的“太空風(fēng)車”，也使它能夠只依靠太陽能就可以在太陽系中飛行32億千米。木星離太陽約8億千米，在那里，“朱諾”能得到的陽光僅為地球附近的1/25，所以它的太陽能電池板必須是高效的，所有的儀器也必須高度節(jié)能。除此之外，“朱諾”還要承受來自木星輻射帶的強(qiáng)烈輻射，這也是一個嚴(yán)峻的考驗。

啟程于2011年8月的“朱諾”將在太空中飛行5年，行程超過7億千米。如果一切順利，“朱諾”將在2016年8月抵達(dá)木星。此后，“朱諾”將環(huán)繞木星飛行至少32圈，在木星軌道上對這顆氣體巨行星的形成、進(jìn)化和結(jié)構(gòu)進(jìn)行廣泛的研究。預(yù)計2017年10月，“朱諾”將完成使命，墜向木星。

╱飛向小行星帶的“奧西里斯-Rex”

“奧西里斯-Rex”預(yù)計于2016年秋季啟程，2019年靠近近地小行星1999RQ36。這時，它要進(jìn)入一個距1999RQ36不足5000米的軌道，并為這顆小行星拍照。接下來，“奧西里斯-Rex”要根據(jù)了解到的小行星的地表情況，盡可能地接近它選定的地面，然后伸出機(jī)械臂在小行星上抓取一塊表面土壤。大約在2023年，它將把這塊土壤帶回地球。

1999RQ36的直徑約550米，其軌道與地球軌道相交，很容易撞上地球。當(dāng)一顆小行星距離地球不足750萬千米時，它就被認(rèn)為太靠近地球了。在2135年，1999RQ36與地球最近時距離將不足30萬千米。不過，這并不是“奧西里斯-Rex”的研究重點(diǎn)。

小行星表面的風(fēng)化層像毯子一樣覆蓋在小行星上。當(dāng)陽光照到風(fēng)化層上時，風(fēng)化層會吸收陽光中的能量，再將這些能量以熱的形式釋放到太空中。這個過程會對小行星產(chǎn)生一些推力。這種推力雖然微小，但長期作用在小行星上，就足以改變小行星的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)并使小行星偏離軌道。

“奧西里斯-Rex”希望通過對1999RQ36上表面物質(zhì)的研究，了解小行星的組成和來源，從而探索太陽系起源之謎。