200年走一回

2006年1月19日，“新視野”號帶著人類對宇宙秘密的探求渴望，飛向太空。經過長達9年的飛行，在跨越了48億公里的“千山萬水”之后，2015年7月14日，它順利地到達了目的地——冥王星的附近。

“新視野”號飛掠冥王星，打破了單次太空任務的多個歷史性紀錄：它造訪的是太陽系中的最后一顆行星，也是人類所能靠近的最遠一顆行星。這個太空探測項目從1989年啟動開始，凝聚了上千名科學家的心血，花費了200萬個工作小時，終于圓滿成功。

★路線：被木星“踢了一腳”★

“新視野”號是目前為止，從地球發(fā)射飛往外太空的所有飛行器中，飛行速度最快的一架。在太空中飛行時，采用核動力的“新視野”號的每秒時速達到了16公里。它在起飛后9個小時內，就越過了月球軌道，到達木星只花了13個月。而當年的“阿波羅11”號花了3天才到達月球。

“新視野”號所有的設計，都圍繞著最重要的一個目的：盡快到達冥王星！它的大小像一臺三角鋼琴，重量不到500千克，但發(fā)射時卻使用了帶有5個固態(tài)火箭助推器的Altas V型火箭，以給予其最大推力。

發(fā)射升空45分鐘后，“新視野”號就脫離火箭，以時速5.7萬公里離開地球。這個速度超過了其他太空飛行器脫離地球引力時的速度，比噴氣式客機快了幾十倍！

為了不給飛行添負擔，“新視野”號可謂輕裝上陣，它只攜帶了77千克的助推劑。這些燃料只在必要的軌道調整和旋轉操作時使用。事實上，在“新視野”號長達9年的旅程中，大部分時間都無需啟用這些儲備。這是因為當它路過木星時，木星的引力幫了忙。經過精密的計算，“新視野”號被這顆巨大的行星“踢了一腳”，令它可以往冥王星方向加速前進。

這種叫做引力助推的技術，是太空飛行器進行星際旅行的好辦法。此前，“旅行者2”號就曾在上世紀七八十年代借用過木星、土星等行星的引力。而土星探測器“卡西尼”號也曾借助過金星的引力。如果不是這樣的話，“新視野”號至少要多花3年時間才能到達冥王星附近?？磥硪晒Φ剡M行一次太空探測，這些地球“隊友”的“神助攻”必不可少??！

★機會：200年一次的日出★

48億公里，好長的一段路呀！咱慢慢走不行嗎？當然不行！要是不趕緊的話，天就要黑了，太陽就要落山啦！

你先別笑，地球上的“太陽落山”確實沒啥大不了，可是，冥王星跟太陽的平均距離，是地球跟太陽的平均距離的40倍！這意味著太陽光要經過5.5個小時才能到達冥王星。而冥王星繞太陽公轉的周期要248年。也就是說，一旦錯過陽光普照下的冥王星，它很快就會被“黑夜”長期包圍，變成一個冰凍星球。下一次在冥王星上看到“日出”，將是200年之后的事了！

雖然有些儀器可以在黑暗的星球表面探測土壤和巖石中的化學成分，但此次探測冥王星的主要目的之一就是借助陽光，用高清晰照相機為它拍照，以讓人類看到這顆星球的“真面目”。而且，自從1989年之后，冥王星就錯過了太陽的直射，接收到的熱量一年比一年少，它的大氣也會越來越冷。如果“新視野”號到達得太晚，它所攜帶的儀器就可能被稀薄的大氣凍住，難以繼續(xù)執(zhí)行探測任務。它的衛(wèi)星也可能長時間被陰影包圍，這會給地圖繪制帶來極大困難。

所以，在探測冥王星時必須抓緊每分每秒，可不能像你做作業(yè)時那樣磨磨蹭蹭……于是，此次“新視野”號放棄了在冥王星上著陸，采用“飛掠”的方式，只在它的上空進行探測。另外，冥王星的引力很小，如果要進入它的軌道，必須緊急“減速”。而“新視野”號的速度太快了。如果要“踩剎車”的話，就需要消耗比現(xiàn)在多1000倍的燃料。這種“奢侈”的方案只能被否決了。

★意外：打了一個“嗝”★

在“新視野”號長達9年的飛行中，最漫長的等待就要數(shù)它靠近冥王星的那幾個小時了。

地面控制人員始終保持著與“新視野”號的聯(lián)系。但在7月11日，它突然沒了“聲音”。頓時，每個工作人員的心都懸了起來。在焦急地等待了一個多小時后，地面再次聯(lián)系上了飛行器。此時它已進入安全模式，停止數(shù)據(jù)采集。

原來，當靠近冥王星時，“新視野”號上的所有設備都處于工作狀態(tài)，全力以赴地開始準備各種探測。這時，整個系統(tǒng)的負擔也增加了。就像你的電腦一樣，用太多的程序時就會負載過重。結果，飛行器上的計算機自動進行了“重啟”。幸好，這樣的故障發(fā)生在11日。如果是發(fā)生在13日，即“新視野”號最接近冥王星，最需要采集數(shù)據(jù)時，那損失可能就更大。這一故障，被科學家們開玩笑地形容為“新視野”號“打了一個嗝”，但并未影響到任何重要的科學探測。

13日當天，為了讓“新視野”號所有的精力都集中在采集數(shù)據(jù)上，科學家暫時關閉了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，直到晚上才重新開始傳輸信號。地面向飛行器發(fā)出信號，需要9個小時才返回一次，但它帶來了好消息：“新視野”號確認飛掠了冥王星?？刂剖依锉l(fā)出熱烈的掌聲，有人流下了眼淚。這是人類在探索太陽系的道路上邁出的“最遠一步”。

★跨越48億公里的“來信”★

目前，“新視野”號探測器距離地球已有將近50億公里。那么，該如何從這么遙遠的地方把它收集到的數(shù)據(jù)傳輸回地球呢？

你可以做一個小實驗，平時兩個人說話，當他們相距只有1米的時候，不用太大聲說話，對方就能聽清。而如果他們之間的距離達到100米的時候，即使拼命大聲說話，對方也不一定聽得清。這是因為，隨著距離的增加，大量的聲波都被發(fā)散到周圍的空間里去了，很難清晰地傳到目的地。

同樣的道理，當探測器和地球之間的距離達到48億公里的時候，地球所能接收到的探測器信號強度非常有限。除非使用超高靈敏度的接收天線，否則這一信號很難被檢測出來。

而且，在我們的宇宙中，包括恒星在內的許多星體都會發(fā)出各種頻率的電磁信號。太陽所發(fā)出的電磁波更是一個最巨大的噪聲源。探測器的傳輸信號很容易淹沒在這些雜亂的“宇宙噪聲”中，更加難以被檢測出來。另外，信號在穿越上億公里的“漫漫長路”上還會因為這些干擾而出現(xiàn)失真。

因此，向地球“發(fā)信”時，探測器的發(fā)射天線必須對準地球。只有將發(fā)射的能量盡可能地集中，地球才有可能接受到48億公里之外的探測器信號。而為了克服“宇宙噪聲”的影響，探測器將原始信號通過擴頻技術變成頻率較寬的新信號。在信號功率遠低于噪聲功率的情況下，通過擴展信號的傳輸可以最大程度地保持信號的穩(wěn)定性。

除此之外，就像我們在運送易碎的玻璃杯時，需要用泡沫海綿之類的緩沖物把它們包裹起來，以防在路上因為顛簸被打碎一樣。探測器也會給它發(fā)回地球的信號增加一個“保護層”。這就是特定的糾錯編碼。這樣，信號即使在傳輸過程中出現(xiàn)差錯，也可以在地面接收后及時被發(fā)現(xiàn)和糾正。只是，這樣的做法會使信號的傳輸速率下降。據(jù)測算，每傳輸100bit的數(shù)據(jù)，里面的90%都是糾錯碼，真正有用的數(shù)據(jù)僅有十分之一。

按照這個速度，要把“新視野”號收集到的所有資料傳回地球，還需要一年左右的時間！在此之前，我們只有耐心等待，冥王星的秘密終將有被揭曉的那一天！