黎明號探測器抵達穀神星,成為首個環繞矮行星執行的探測器

今天上午美國東部時間 7:30 剛過,一項歷時七年的太空旅程終於到達了最終目的地:美國宇航局的黎明號任務進入了穀神星的軌道,穀神星是一個小的、冰冷的星球,它在火星和木星之間繞太陽執行。

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今天上午美國東部時間 7:30 剛過,一項歷時七年的太空旅程終於到達了最終目的地:美國宇航局的黎明號任務進入了穀神星的軌道,穀神星是一個小的、冰冷的星球,它在火星和木星之間繞太陽執行。黎明號抵達的訊息大約在一個小時後得到確認,這是透過探測器向位於加利福尼亞州帕薩迪納的美國宇航局噴氣推進實驗室發出的無線電訊號獲得的。

黎明號任務主管兼噴氣推進實驗室首席工程師馬克·雷曼說:“經過 31 億英里(49 億公里)和 7.5 年的旅程,黎明號終於安家在穀神星了。”

自 1801 年被發現以來,穀神星一直讓天文學家感到困惑,難以對其進行簡單分類。它曾被稱為行星,然後是小行星,最近又被稱為類似於冥王星的“矮行星”。與通常形狀不規則和凹凸不平的小行星不同,穀神星像行星一樣呈圓形。就世界而言,它很小:直徑近 950 公里,大約相當於得克薩斯州的大小。即便如此,它包含了小行星帶三分之一的質量,很可能是一個古老的行星組成部分,是太陽系誕生大約 45 億年前遺留下來的。


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黎明號是第一個訪問矮行星的探測器,它擊敗了美國宇航局的新視野號任務,該任務將於7 月抵達冥王星。黎明號也是第一個在離開地球后環繞兩個世界執行的探測器。在 2007 年 9 月發射後,黎明號首先訪問了大型小行星灶神星,然後才啟程前往穀神星。如果沒有停下來補充燃料,任何可以想象的傳統火箭都無法完成這樣的壯舉。黎明號的多個軌道目的地之所以成為可能,要歸功於其節油的離子發動機,該發動機僅使用太陽能和少量氙推進劑就可以連續數年維持微弱的推力。在最大推力時,黎明號的發動機產生的力僅相當於一張下落的紙的力。自黎明號離開地球以來,這種推力已經積累起來,將黎明號的速度提高了創紀錄的每小時 39,600 公里。

近距離研究穀神星將有助於研究人員更好地瞭解這顆矮行星的歷史,以及我們的行星系統是如何形成和演化的。這些研究也可能在尋找外星生命方面開闢新的前沿。望遠鏡測量表明,穀神星在緻密的岩石核心之上有一個厚厚的水冰地幔——事實上,足夠的水量讓一些科學家認為,像穀神星這樣的天體是地球是如何獲得海洋的。在早期,穀神星也可能擁有海洋。隨著穀神星慢慢冷卻,海洋會凍結,其冰冷的表面會在陽光下逐漸升華,留下粘稠、含鹽的有機礦物沉積物。天文學家已經使用大型地面和太空望遠鏡瞥見這顆矮行星上似乎是碳酸鹽、粘土和其他水蝕礦物。穀神星佈滿灰塵、佈滿隕石坑的面孔實際上可能是古代深淵的冰凍表面,一些研究人員推測其內部可能仍然潛藏著液態海水。

隨著黎明號開始進行至少一年半的探索,它可能會很快給出答案。它已經發現了這顆矮行星表面奇怪的亮點,這些亮點可能是高反射性礦物鹽甚至是水冰的沉積物。隨著黎明號更接近穀神星表面並獲得更好的視野,這些神秘斑點的性質將會變得清晰。

4 月下旬,在溫和的離子噴射器將其帶入約 13,500 公里高的極地軌道後,黎明號將開始繪製這顆矮行星的世界地圖。接下來將進行 4,400 公里的勘測軌道,然後是 1,470 公里的高解析度測繪軌道。最後,黎明號將滑入 375 公里高的軌道,拍攝超高解析度影像,並繪製表面和表面下方元素的分佈圖。

到那時,燃料將不足以再次改變軌道。黎明號的主要任務將結束。在一段時間內,黎明號將繼續在它孤獨的低軌道上環繞穀神星執行。如果穀神星像一些天體生物學家懷疑的那樣有趣,其他來訪的軌道飛行器、著陸器和漫遊者也不會落後太遠。

Lee Billings is a science journalist specializing in astronomy, physics, planetary science, and spaceflight, and is a senior editor at 大眾科學. He is the author of a critically acclaimed book, Five Billion Years of Solitude: the Search for Life Among the Stars, which in 2014 won a Science Communication Award from the American Institute of Physics. In addition to his work for 大眾科學, Billings's writing has appeared in the New York Times, the Wall Street Journal, the Boston Globe, Wired, New Scientist, Popular Science, and many other publications. A dynamic public speaker, Billings has given invited talks for NASA's Jet Propulsion Laboratory and Google, and has served as M.C. for events held by National Geographic, the Breakthrough Prize Foundation, Pioneer Works, and various other organizations.

Billings joined 大眾科學 in 2014, and previously worked as a staff editor at SEED magazine. He holds a B.A. in journalism from the University of Minnesota.

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