距離地球近43億公里,並且已經到達前往冥王星的大部分路程,NASA的“新視野號”探測器正面臨錯過其一半任務的危險。專案經理們面臨著迫在眉睫的最後期限,需要在探測器飛越冥王星後,為它確定一個外太陽系柯伊伯帶中的冰冷天體以供飛掠探測。
訪問柯伊伯帶天體(KBO)一直是“新視野號”耗資7億美元的旅程(始於2006年)的關鍵部分。但是,天文學家使用目前的地基望遠鏡策略找到合適的KBO的機會渺茫,而且確保獲得在軌哈勃太空望遠鏡的觀測時間也遠非有保證。
“新視野號”將於2015年7月飛越冥王星。此後不久,它必須啟動引擎,並將自身設定在飛越選定的KBO的航線上。專案科學家必須在未來幾個月內確定一個KBO,以便充分確定必要的軌跡,使“新視野號”能夠準確瞄準併到達目標。
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“他們正在耗盡時間,”亞利桑那州圖森市行星科學研究所所長馬克·賽克斯說,他沒有參與這項任務。“我們不僅僅是在談論科學的損失——我們是在談論獲得我們的投資回報。”
“新視野號”的科學家們已經申請了哈勃望遠鏡上160個軌道週期的觀測時間,哈勃望遠鏡的觀測時間需求量非常大。對於一個已經在執行的NASA任務來說,這是一個罕見的請求。分配哈勃望遠鏡時間的委員會將在6月13日之前做出決定。
“新視野號”的兩個目標——冥王星和一個KBO——各自承諾不同的回報。“兩個不同的科學界都為此感到興奮,”亞利桑那州弗拉格斯塔夫洛厄爾天文臺的任務聯合研究員威爾·格倫迪說。飛越冥王星將是首次近距離觀察這個地質活動活躍的世界及其衛星。 2-3年後對KBO的訪問(參見 “遙遠的視野”)將是迄今為止對這些原始冰冷天體之一的最佳觀察——來自太陽系早期的時間膠囊。
理論上,專案科學家應該早就確定了合適的KBO。但他們將主要搜尋推遲到2011年,等待所有可能的KBO目標開始收斂到一個狹窄的空間錐形區域,以便“新視野號”在飛越冥王星後能夠到達。格倫迪說,在2011年之前開始尋找它們是不可能的,因為它們會分散在太多的天空區域。
現在KBO的搜尋工作正在進行中,“新視野號”的研究人員主要使用夏威夷的8.2米斯巴魯望遠鏡和智利的6.5米麥哲倫望遠鏡。他們已經發現了約50個新的KBO;但沒有一個足夠近,可以供“新視野號”到達。
部分問題是搜尋區域位於銀河系平面,那裡是大多數銀河系恆星的所在地。明亮的恆星往往會蓋過來自微弱KBO的光線,而擁擠的視野意味著發現率很大程度上取決於觀測條件。許多夜晚的惡劣天氣和低質量觀測破壞了大部分搜尋工作。
早期,該團隊也高估了他們將找到的KBO數量。在過去的幾年裡,天文學家發現暗淡的KBO比根據明亮KBO的數量推斷的要少。“暗淡的KBO就是沒有那麼多,”格倫迪說——而微弱、遙遠的KBO正是“新視野號”必須探測到的。
對於一項已經精心計劃多年的任務來說,未能找到KBO目標是引人注目的。但賽克斯並不感到驚慌。“這應該在預料之中,但這實際上不會改變他們的地面搜尋活動,”他說。
該團隊在六月下旬和七月還有八個晚上的斯巴魯望遠鏡觀測時間,並希望在八月贏得更多時間。他們還申請了十月份麥哲倫望遠鏡的額外觀測時間。即使條件接近完美,今年從地面捕獲KBO的機會也低於40%。如果獲得所請求的哈勃望遠鏡時間,這些機會將飆升至90%以上。
如果沒有哈勃望遠鏡,明年年初仍有可能從地面識別出一個KBO目標。但這會使任務複雜化,因為“新視野號”在訪問冥王星後必須等待更長時間才能啟動引擎。在這種情況下,航天器需要執行比團隊科學家希望的更急的轉彎才能達到正確的軌跡。
在最壞的情況下,“新視野號”將被迫從遠處觀察KBO。已經發現了一些可能的遠距離目標 (S. D. Benecchi et al. Icarushttp://doi.org/ssn; 2014)。即使使用其微小的21釐米望遠鏡,“新視野號”也能比在地球軌道上執行的2.4米哈勃望遠鏡更好地觀察到遙遠的KBO。
並非該團隊已經放棄了找到近距離KBO目標的希望。“如果我們能找到一個,”格倫迪說,“我們將很樂意接受它。”
本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於2014年5月20日首次發表。