距离地球近43亿公里,并且已经到达前往冥王星的大部分路程,NASA的“新视野号”探测器正面临错过其一半任务的危险。项目经理们面临着迫在眉睫的最后期限,需要在探测器飞越冥王星后,为它确定一个外太阳系柯伊伯带中的冰冷天体以供飞掠探测。
访问柯伊伯带天体(KBO)一直是“新视野号”耗资7亿美元的旅程(始于2006年)的关键部分。但是,天文学家使用目前的地基望远镜策略找到合适的KBO的机会渺茫,而且确保获得在轨哈勃太空望远镜的观测时间也远非有保证。
“新视野号”将于2015年7月飞越冥王星。此后不久,它必须启动引擎,并将自身设置在飞越选定的KBO的航线上。项目科学家必须在未来几个月内确定一个KBO,以便充分确定必要的轨迹,使“新视野号”能够准确瞄准并到达目标。
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“他们正在耗尽时间,”亚利桑那州图森市行星科学研究所所长马克·赛克斯说,他没有参与这项任务。“我们不仅仅是在谈论科学的损失——我们是在谈论获得我们的投资回报。”
“新视野号”的科学家们已经申请了哈勃望远镜上160个轨道周期的观测时间,哈勃望远镜的观测时间需求量非常大。对于一个已经在运行的NASA任务来说,这是一个罕见的请求。分配哈勃望远镜时间的委员会将在6月13日之前做出决定。
“新视野号”的两个目标——冥王星和一个KBO——各自承诺不同的回报。“两个不同的科学界都为此感到兴奋,”亚利桑那州弗拉格斯塔夫洛厄尔天文台的任务联合研究员威尔·格伦迪说。飞越冥王星将是首次近距离观察这个地质活动活跃的世界及其卫星。 2-3年后对KBO的访问(参见 “遥远的视野”)将是迄今为止对这些原始冰冷天体之一的最佳观察——来自太阳系早期的时间胶囊。
理论上,项目科学家应该早就确定了合适的KBO。但他们将主要搜索推迟到2011年,等待所有可能的KBO目标开始收敛到一个狭窄的空间锥形区域,以便“新视野号”在飞越冥王星后能够到达。格伦迪说,在2011年之前开始寻找它们是不可能的,因为它们会分散在太多的天空区域。
现在KBO的搜寻工作正在进行中,“新视野号”的研究人员主要使用夏威夷的8.2米斯巴鲁望远镜和智利的6.5米麦哲伦望远镜。他们已经发现了约50个新的KBO;但没有一个足够近,可以供“新视野号”到达。
部分问题是搜索区域位于银河系平面,那里是大多数银河系恒星的所在地。明亮的恒星往往会盖过来自微弱KBO的光线,而拥挤的视野意味着发现率很大程度上取决于观测条件。许多夜晚的恶劣天气和低质量观测破坏了大部分搜索工作。
早期,该团队也高估了他们将找到的KBO数量。在过去的几年里,天文学家发现暗淡的KBO比根据明亮KBO的数量推断的要少。“暗淡的KBO就是没有那么多,”格伦迪说——而微弱、遥远的KBO正是“新视野号”必须探测到的。
对于一项已经精心计划多年的任务来说,未能找到KBO目标是引人注目的。但赛克斯并不感到惊慌。“这应该在预料之中,但这实际上不会改变他们的地面搜索活动,”他说。
该团队在六月下旬和七月还有八个晚上的斯巴鲁望远镜观测时间,并希望在八月赢得更多时间。他们还申请了十月份麦哲伦望远镜的额外观测时间。即使条件接近完美,今年从地面捕获KBO的机会也低于40%。如果获得所请求的哈勃望远镜时间,这些机会将飙升至90%以上。
如果没有哈勃望远镜,明年年初仍有可能从地面识别出一个KBO目标。但这会使任务复杂化,因为“新视野号”在访问冥王星后必须等待更长时间才能启动引擎。在这种情况下,航天器需要执行比团队科学家希望的更急的转弯才能达到正确的轨迹。
在最坏的情况下,“新视野号”将被迫从远处观察KBO。已经发现了一些可能的远距离目标 (S. D. Benecchi et al. Icarushttp://doi.org/ssn; 2014)。即使使用其微小的21厘米望远镜,“新视野号”也能比在地球轨道上运行的2.4米哈勃望远镜更好地观察到遥远的KBO。
并非该团队已经放弃了找到近距离KBO目标的希望。“如果我们能找到一个,”格伦迪说,“我们将很乐意接受它。”
本文经《自然》杂志许可转载。该文章于2014年5月20日首次发表。