黎明号探测器抵达谷神星,成为首个环绕矮行星运行的探测器

今天上午美国东部时间 7:30 刚过,一项历时七年的太空旅程终于到达了最终目的地:美国宇航局的黎明号任务进入了谷神星的轨道,谷神星是一个小的、冰冷的星球,它在火星和木星之间绕太阳运行。

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今天上午美国东部时间 7:30 刚过,一项历时七年的太空旅程终于到达了最终目的地:美国宇航局的黎明号任务进入了谷神星的轨道,谷神星是一个小的、冰冷的星球,它在火星和木星之间绕太阳运行。黎明号抵达的消息大约在一个小时后得到确认,这是通过探测器向位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室发出的无线电信号获得的。

黎明号任务主管兼喷气推进实验室首席工程师马克·雷曼说:“经过 31 亿英里(49 亿公里)和 7.5 年的旅程,黎明号终于安家在谷神星了。”

自 1801 年被发现以来,谷神星一直让天文学家感到困惑,难以对其进行简单分类。它曾被称为行星,然后是小行星,最近又被称为类似于冥王星的“矮行星”。与通常形状不规则和凹凸不平的小行星不同,谷神星像行星一样呈圆形。就世界而言,它很小:直径近 950 公里,大约相当于得克萨斯州的大小。即便如此,它包含了小行星带三分之一的质量,很可能是一个古老的行星组成部分,是太阳系诞生大约 45 亿年前遗留下来的。


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黎明号是第一个访问矮行星的探测器,它击败了美国宇航局的新视野号任务,该任务将于7 月抵达冥王星。黎明号也是第一个在离开地球后环绕两个世界运行的探测器。在 2007 年 9 月发射后,黎明号首先访问了大型小行星灶神星,然后才启程前往谷神星。如果没有停下来补充燃料,任何可以想象的传统火箭都无法完成这样的壮举。黎明号的多个轨道目的地之所以成为可能,要归功于其节油的离子发动机,该发动机仅使用太阳能和少量氙推进剂就可以连续数年维持微弱的推力。在最大推力时,黎明号的发动机产生的力仅相当于一张下落的纸的力。自黎明号离开地球以来,这种推力已经积累起来,将黎明号的速度提高了创纪录的每小时 39,600 公里。

近距离研究谷神星将有助于研究人员更好地了解这颗矮行星的历史,以及我们的行星系统是如何形成和演化的。这些研究也可能在寻找外星生命方面开辟新的前沿。望远镜测量表明,谷神星在致密的岩石核心之上有一个厚厚的水冰地幔——事实上,足够的水量让一些科学家认为,像谷神星这样的天体是地球是如何获得海洋的。在早期,谷神星也可能拥有海洋。随着谷神星慢慢冷却,海洋会冻结,其冰冷的表面会在阳光下逐渐升华,留下粘稠、含盐的有机矿物沉积物。天文学家已经使用大型地面和太空望远镜瞥见这颗矮行星上似乎是碳酸盐、粘土和其他水蚀矿物。谷神星布满灰尘、布满陨石坑的面孔实际上可能是古代深渊的冰冻表面,一些研究人员推测其内部可能仍然潜藏着液态海水。

随着黎明号开始进行至少一年半的探索,它可能会很快给出答案。它已经发现了这颗矮行星表面奇怪的亮点,这些亮点可能是高反射性矿物盐甚至是水冰的沉积物。随着黎明号更接近谷神星表面并获得更好的视野,这些神秘斑点的性质将会变得清晰。

4 月下旬,在温和的离子喷射器将其带入约 13,500 公里高的极地轨道后,黎明号将开始绘制这颗矮行星的世界地图。接下来将进行 4,400 公里的勘测轨道,然后是 1,470 公里的高分辨率测绘轨道。最后,黎明号将滑入 375 公里高的轨道,拍摄超高分辨率图像,并绘制表面和表面下方元素的分布图。

到那时,燃料将不足以再次改变轨道。黎明号的主要任务将结束。在一段时间内,黎明号将继续在它孤独的低轨道上环绕谷神星运行。如果谷神星像一些天体生物学家怀疑的那样有趣,其他来访的轨道飞行器、着陆器和漫游者也不会落后太远。

Lee Billings is a science journalist specializing in astronomy, physics, planetary science, and spaceflight, and is a senior editor at 大众科学. 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 大众科学, 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 大众科学 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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