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經過近10年的旅行，美國宇航局的“新視野號”探測器終於要飛掠冥王星，這將是人類首次近距離接觸這顆矮行星。
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但是，該探測器至少有十年曆史（有人認為更像是二十年，因為航天器需要使用經過反覆試驗的元件）。如果使用當今的技術建造，“新視野號”本可以更快地發回更多資料。那麼，空間科學家如何應對使用舊技術進行新發現的問題，這將如何影響他們可以做的科學研究呢？
對冥王星的搜尋始於 1906 年，當時珀西瓦爾·洛厄爾開始了一個尋找第九行星的專案。不幸的是，他僅僅十年後就去世了，但這項搜尋最終由克萊德·湯博繼續進行，他在 1930 年 2 月 18 日發現了該行星的最初跡象，當時他注意到一小點光在今年 1 月拍攝的兩張照片之間移動。
“新視野號”實際上攜帶著湯博的骨灰，這是他生前的要求。
在這一發現的 60 年後，一群科學家開始努力將探測器送往冥王星及其衛星卡戎。當時我們還不知道它還有四個額外的衛星，分別是衛星尼克斯和許德拉（於 2005 年發現）以及刻耳柏洛斯和斯堤克斯（分別於 2011 年和 2012 年發現）。我們也不知道冥王星有大氣層。
各種想法被提出，從只有四個儀器的 Pluto 350 小型探測器，到類似於卡西尼號的大型高效能探測器，後者正在探索土星及其周圍環境。最終，這些想法都沒有超出設計階段。
但是比賽開始了。到 20 世紀 90 年代末，天文學家瞭解了冥王星的大氣層，並認為隨著冥王星遠離太陽，它會在 2020 年之前凍結在表面上。因此，為了能夠研究冥王星的大氣層，快速發射探測器非常重要。公眾和科學界的壓力導致了 2001 年 11 月“新視野號”專案的選擇，該專案於 2006 年 1 月發射。
美國宇航局位於加利福尼亞州戈德斯通的直徑 70 米的深空網路天線正在與“新視野號”通訊。
圖片來源：美國宇航局
老技術，新視野？
與任何太空任務一樣，“新視野號”也有不同的組成部分：航天器、它的科學儀器以及地球上的任務基地中的裝置，例如用於與深空任務通訊的射電望遠鏡。
顯然，隨著技術的進步，我們可以不斷改進地面上的部分。這已經完成，以支援美國宇航局的伽利略號木星任務和旅行者號巨行星任務。但很明顯，我們不能去改變自 2006 年以來就一直在太空中飛行的前往冥王星的航天器上的任何東西。
航天器透過向地球上的射電望遠鏡傳輸微波訊號與地球通訊。我們接收影像和其他資料的速度會隨著航天器距離的增加而變慢，就像遠離電話交換機可能意味著你在家裡的寬頻速度會變慢一樣。如果航天器需要兩分鐘才能將影像從火星傳輸到地球，那麼在木星上將需要 10 多分鐘，在土星上需要 20 分鐘，在冥王星上需要 1 小時！這是“新視野號”的設計者必須克服的一個難題。
一般來說，更高頻率的微波可以讓我們減少這些時間。如果你想繪製冥王星的整個表面，這非常重要。在太空時代初期，如 1964 年飛掠火星的水手 4 號等任務使用了“S 波段”，其頻率在 2 到 4 GHz 之間（FM 無線電約為 100 MHz）。
十多年後，“旅行者號”使用了更高頻率的“X 波段”，頻率在 8 到 12 GHz 之間，這使旅行者號能夠返回比“水手號”多得多的資料。大多數航天器仍然使用 X 波段（包括“新視野號”），但現在有轉向使用更高頻率的趨勢，美國宇航局在 2009 年發射了第一個使用“Ka 波段”（27-40 GHz）的任務，也就是在“新視野號”發射僅兩年後。
如果“新視野號”能夠使用 Ka 波段，它可能能夠返回更多的資料（增加三到四倍），或者比傳送回冥王星所有測量結果所需的一年時間更快地返回類似數量的資料（縮短至大約三到四個月）。但這可能不會帶來如此大的改進。航天器的設計並非易事。特定區域的一個小變化可能會影響整個航天器的設計和任務計劃。
至於實際的儀器，我們很難知道事情可能會有什麼不同。“卡西尼號”航天器攜帶了一個名為廣角相機的相機，它使用了為“旅行者號”製造的備用零件中的望遠鏡。這是一個 20 世紀 70 年代早期設計的相機，被安裝在 20 世紀 90 年代設計的航天器上，並且 40 年後仍在返回令人驚歎的科學影像，這些影像繼續使我們能夠了解土星的秘密。
同樣，“伽利略號”於 1989 年發射，攜帶了一個測量木星周圍帶電粒子的儀器，該儀器基於來自“旅行者號”的更新儀器，該儀器也是在 20 世紀 70 年代早期設計的。因此，擁有 10-15 年曆史的儀器似乎不是問題。
太空任務主要受到成本的限制，並且是針對它們要研究的內容而設計的。如果它們受到現有技術的過度限制，那麼它們通常不會被選中發射。美國宇航局本可以花費更多資金在“新視野號”上，以包括更多的儀器，或者提供更多的電力，使其能夠更快地發回更多的資料，但這可能導致任務根本沒有被髮送，或者到達那裡晚得多並錯過一些令人興奮的東西。
最重要的是，我們正在繼續探索太陽系。人類正在延續 115 年前在亞利桑那州的天文觀測臺開始的旅程。
蘭卡斯特大學的研究員克里斯·阿里奇獲得了英國皇家學會和科學技術設施委員會的資助。他還擔任太陽系諮詢小組的主席，該小組就英國進行的太陽系研究向科學技術設施委員會提供建議。