微小而遙遠的冥王星即將迎來一位訪客——至少會持續幾個小時。
7 月 14 日，美國太空總署的新視野號太空船將抵達這顆矮行星，並嘗試了解有關冥王星及其五顆已知衛星的一切資訊。 然後探測器將把冥王星拋在身後，消失在行星之外的寒冷黑暗中。
緊隨其後，新視野號將向地球介紹最後一顆「經典行星」。 探測器飛過、環繞、撞擊或降落在所有繞太陽運行的星球上。 現在冥王星輪到了。
「這是最後一次圖片展，」任務負責人艾倫史特恩說。 “這是行星偵察的關鍵時刻。”
冥王星是通往太陽系「第三區」柯伊伯帶的門戶，柯伊伯帶是海王星以外的一個冰冷的垃圾場。 冥王星遠離太陽的煩人熱量，在冰凍化石的海洋中游泳，自 46 億年前太陽系誕生以來，這些化石大部分都沒有改變。
新地平線號已經旅行了 9.5 年，跨越了近 50 億公里，以便快速、認真地觀察冥王星及其冰冷的鄰居。 相機將拍攝出一個大氣層可能連續凍結近 200 年的世界的景觀。 他們可能會發現氮火山或過去的地下海洋的跡象。 該探測器還將探索為什麼冥王星稀薄的大氣層會洩漏到太空中。 冥王星的小衛星甚至可以讓我們一睹行星的組成部分的樣子。
隨著揭示冥王星秘密的相遇越來越近，人們的期待也越來越高。 「對很多人來說，這是全新的事情——看到一個光點在一夜之間變成一個真實的地方，」科羅拉多州博爾德市西南研究所的斯特恩說。
一個奇怪的小世界
亞利桑那州的弗拉格斯塔夫有點冥王星熱。
漫步到市中心的當地咖啡店，您可以點一杯 Pluto 摩卡咖啡。 從那裡步行五分鐘即可到達 Pluto Rolls 壽司店。 拐角處的一家精品店出售手工製作的冥王星裝飾品——一批是在新視野號抵達之前製作的，另一批是計劃在新視野號抵達後製作的。
弗拉格斯塔夫是冥王星故事開始講述的地方。 洛威爾天文台靠近市中心，坐落在長滿黃鬆的平頂山上，克萊德·湯博(Clyde Tombaugh) 於1930 年在這裡發現了這個小世界。弗拉格斯塔夫站(US Naval Observatory Flagstaff Station)，1978 年天文學家詹姆斯·克里斯蒂(James Christy) 在此發現了一個污跡冥王星被證明是冥王星最大的衛星卡戎。
儘管人們對冥王星「行星」這個稱號是否值得爭論，但在過去 85 年裡，我們對冥王星的看法並沒有太大變化。 從湯博在弗拉格斯塔夫的有利位置看去，冥王星就像一粒光點，在群星的背景下緩慢地徘徊。 對於隨後擁有更大、更好望遠鏡的幾代天文學家來說，冥王星仍然是天空中毫無特色的斑點。
訪問冥王星的計劃於 1989 年正式開始。 「我不完全確定如何看待新視野號任務，」加州理工學院的行星科學家麥克布朗說。 「你透過研究事物的例子來學習。 如果沒有其他東西能像冥王星一樣，為什麼還要去找這個奇怪的人呢？
冥王星一直是個異常值，是個被冰覆蓋的小型天體，其軌道遠高於和低於太陽系平面。 它甚至有勇氣跨越另一顆行星（海王星）的軌道。
故事在時間軸下方繼續
冥王星：發現 85 年
1992 年的一項偶然發現拉開了十年探索之旅的序幕，最終使冥王星值得一遊。 “真正讓這一切變得最重要的是，”斯特恩說，“是柯伊伯帶的發現。” 行星科學家大衛朱維特和簡盧發現了一個小天體在海王星之外運行。 這是柯伊伯帶中第一個被證實的天體，柯伊伯帶是一個長期假設的圍繞太陽的冰凍碎片環。
冥王星不再是個怪人了。 它和卡戎（冥王星當時唯一已知的衛星）是來自太陽系未知領域的使者。 此後，研究人員對柯伊伯帶周圍翻滾的 1,300 多塊冰巨石進行了編目，這只是疑似數萬億塊巨石中的一小部分。
隨著柯伊伯帶的發現，美國國家科學院 2003 年的一份報告得出結論，冥王星和冥衛一的任務“應該成為 NASA 在 2003 年至 2013 年十年間中型任務中的最高優先事項。” 三年後——大約八個月後，國際天文學聯合會將冥王星踢出了行星俱樂部（SN：2006 年 9 月 2 日，第 14 頁 149）——新視野號正在路上。
急忙探查
新視野號於 2006 年 1 月 19 日發射，時速約 58,000 公里。 它是有史以來離開地球最快的太空船（以這個速度，從紐約到洛杉磯大約需要四分鐘）。 新視野號在發射後九小時就穿越了月球軌道——阿波羅 11 號太空人花了大約三天的時間完成這趟旅程。
認識行星
調查很匆忙。 自 1989 年以來，冥王星沿著其軌道離太陽越來越遠。 冥王星變得如此寒冷，以至於它的大氣層在它 248 年繞太陽運行的大部分時間裡都可能結冰。 新視野號需要在 2020 年之前到達那裡，屆時大氣層可能會變成一個巨大的冰殼，阻礙探測器研究這顆矮行星的表面及其大氣層的動態。
不幸的是，一旦到達冥王星，太空船就不可能減速並慢慢來。 它將在不到三分鐘的時間內穿過冥王星表面，但距離足夠近，可以繪製幾天的冥王星表面地圖。 這次任務經歷了近十年的無聊和數小時的恐怖。
這艘船在前往冥王星的旅途中大部分時間都在睡覺。 任務工程師每年檢查一次其儀器和電子設備。 2007 年初，新視野號進行了首次太空練習，它悄悄靠近木星以提高速度。 行星的引力抓住了太空船並將其扔進了外太陽系。 在木星，任務科學家進行了一些觀光，測試了這顆巨大行星及其四顆衛星上的相機和儀器。
在木星之後，太空船還有近八年的巡航時間，悄悄地穿越土星、天王星和海王星的軌道。 最後，去年 12 月，工程師們在離目的地約 2.6 億公里處喚醒了探測器（SN 線上：12/8/14）。
「太空船狀態良好，正在最後接近，」斯特恩說。 “我們正處於有趣的風口浪尖。”
新視野號每天距離冥王星的距離超過 100 萬公里。 團隊正忙於駕駛太空船，調整和測試最終的命令序列，尋找危險（請參閱側欄“躲避碎片」），最終確定了分析數據所需的 150 多個軟體工具，並檢查了快速逼近的世界的第一批仍然模糊的圖像。
「這一切都在加速進入這種令人興奮的瘋狂狀態，」同樣位於博爾德的西南研究所的行星科學家喬爾帕克說。 “我們現在開始獲取數據。 從現在開始，一切都會變得越來越好。
仔細檢查時
一月份，早期的照片開始陸續出現，顯示出被黑暗籠罩的逐漸變亮的白色污點（SN 線上：2/4/15）。 工程師利用新視野號的長焦相機、遠端偵察成像儀（LORRI）拍攝的影像來保持太空船指向正確的方向，就在月球卡戎的軌道內。 這些照片也讓科學家得以一睹他們的採石場。 2013 年 7 月，LORRI 首次觀測卡戎。 另外兩顆衛星尼克和九頭蛇在一月下旬進入視野（SN 線上：2015 年 2 月 19 日）。 最小的衛星 Kerberos 和 Styx 終於在四月底顯露出來了（SN 線上：2015 年 5 月 13 日）。
四月初拍攝的一系列影像顯示了冥王星本身表面標記的第一個跡象，黑暗和明亮的區域在視野中旋轉。 矮行星北極的一個亮點暗示著極地冰蓋（SN 線上：2015 年 4 月 29 日）。 大約在相遇前 60 天，LORRI 影像的解析度超過了哈伯太空望遠鏡拍攝的冥王星最詳細影像的解析度。 從 5 月中旬到 7 月 14 日，後續的每個影像都將是冥王星系統獲得的最佳影像。
隨著新視野號的接近，它的其他儀器將開始從遠處分析冥王星。 綽號為「愛麗絲」的紫外光譜儀將研究冥王星的大氣層，檢查其化學成分、密度和溫度。 愛麗絲還將測量大氣洩漏到太空的速度。 被稱為拉爾夫的主相機將繪製冥王星及其衛星的表面地圖（SN 線上：2015 年 5 月 13 日），而 LORRI 則放大以獲得更親密的外觀。
新視野號 2.1 公尺寬的無線電天線將發揮雙重作用，既作為與地球的連接，又作為冥王星大氣層的另一個探測器。 另外兩個儀器將監測遠離冥王星和太陽的帶電粒子。 大學生建造的探測器——一系列蛋糕盤大小的塑膠薄膜——正在記錄大部分長途跋涉中行星際塵埃的影響。
7 月 12 日至 13 日，新視野號將發送其最新調查的要點作為備份。
然後，一片寂靜。
故事繼續如下圖
你好再見
在近 24 小時內，太空船將停止與馬裡蘭州勞雷爾約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的任務控制中心通訊。 為了發回數據，新視野號需要將其無線電天線指向地球。 但例如，如果相機想要瞄準卡戎，整個探測器需要轉動。 花在向地球傳輸訊息的時間並不是花在研究冥王星及其衛星的時間。
當新視野號穿過冥王星和冥衛一的陰影時，主攝影機將尋找大氣中霧霾散射的陽光，甚至可能是冥王星衛星與太空岩石碰撞時掉落的微弱冰屑環。 為了拍攝冥王星的夜晚照片，探測器將使用卡戎作為鏡子，從冥王星表面反射陽光。 地球上強大的無線電天線將向新視野號發射訊號，定時掠過冥王星的大氣層。 無線電訊號在地球周圍彎曲的程度將告訴研究人員有關大氣的溫度和成分的資訊。 與地球失去無線電聯繫的持續時間將提供對冥王星（和卡戎）大小的精確測量。
如果一切順利，新視野號將於東部時間14日晚上9點左右打電話回家。 它將在第二天發送第一張圖像，以無線電波編碼，大約需要 4.5 小時才能到達地球。 人類將第一次近距離觀察太陽系中最遙遠的世界之一。
第一眼看上去可能很像海王星最大的衛星海衛一，它可能是很久以前從柯伊伯帶被奪走的，當時它離海王星有點太近了。 海衛一的表面上幾乎沒有冰火山雕刻而成的隕石坑。 間歇泉向大氣中噴出氮氣，廣闊的地形就像哈密瓜的皮膚。
航海家 2 號太空船於 1977 年發射升空，進行了外太陽系之旅，發現海衛一是一個不斷變化的世界。 冥王星可能是類似的。 「我認為我們都希望找到一些活躍地質的跡象，」聖路易斯華盛頓大學的行星科學家威廉麥金農說。 他指出，柯伊伯帶中的大型天體其實只是行星。 “它們有歷史、地質、活躍的氣氛、天氣和各種有趣的事情。” 他說，冥王星的形狀甚至可能暴露出其核心或隱藏海洋的存在：它越圓，它就越柔韌，其內部至少有點泥濘。
如果冥王星的大氣層結冰，隕石坑就會充滿冰，抹掉過去撞擊的任何記憶。 然而卡戎似乎沒有大氣層。 因此，它可能會保存過去 46 億年來撞擊到它的所有物體的記錄，這可以為了解那裡還有什麼東西飛來飛去提供線索。 「每個人都對冥王星感到興奮，卻忽略了可憐的卡戎，」布朗指出。 “我認為這將成為這場邂逅中的突破之星。”
但最終，冥王星任務團隊內外的行星科學家只是想看看這個地方是什麼樣子。 「我最感興趣的是打開聖誕禮物並看到視覺圖像，」斯特恩說。
雖然團隊渴望了解冥王星的全部內容，但也有一絲憂鬱。 史特恩表示，在為「新視野號」工作了 26 年後，如果不期待它的到來，那就太奇怪了。 “對我們大多數人來說，”他說，“這是我們唯一一次執行第一次探索任務，從科學上講，我們從幾乎一無所知到一個完全不同的宇宙。”
然而，任務並沒有在七月結束。 這些數據要到 2016 年底才能完成下載，毫無疑問地還需要數年時間才能解開。 此外，史特恩和同事還計劃讓新視野號訪問更遙遠的海岸。
利用哈伯太空望遠鏡，科學家在柯伊伯帶發現了另外兩個潛在的停留點，每個停留點距離冥王星約 20 億公里。 它們位於不同的方向，因此必須是其中之一。 史特恩表示，他的團隊將在八月與美國太空總署做出決定，然後啟動新視野號的引擎進行下一階段的旅程。
最終，這艘太空船將穿越柯伊伯帶，並與其他四艘太空船——先鋒 10 號、先鋒 11 號、航海家 1 號和航海家 2 號——一起作為地球前往星際空間的大使。
先鋒號和航海家號探測器攜帶的紀念品肯定會讓外星人打撈隊感到困惑。 新視野號也不例外。 它拖著兩面美國國旗； 馬裡蘭州（任務所在）和佛羅裡達州（發射地點）； 第一艘私人資助的載人太空船 SpaceShipOne 的碎片； 兩張CD-ROM，一張載有粉絲透過網路提交的434,738個名字，另一張載有新視野號及其團隊的照片； 以及一張 1991 年的美國郵票，上面印有「冥王星：尚未探索」的口號。
第九件紀念品貼在太空船的內壁上，是裝有特殊乘客的小容器。 一盎司克萊德·湯博的骨灰隨行，以紀念這位花費無數時間比較夜空照片、尋找星星間移動的小白點的人。 它的標籤上寫著：“這裡關押著冥王星和太陽系‘第三區’的發現者美國人克萊德·W·湯博的遺體。” 阿黛爾和穆倫的兒子、派翠西亞的丈夫、安妮特和奧爾登的父親、天文學家、老師、雙關語者和朋友：克萊德·W·湯博（Clyde W. Tombaugh， 1906-1997 年）。
這位弗拉格斯塔夫天文學家終於可以參觀他 85 年前發現的世界了。
躲避碎片
新視野可以從中學到一些東西泰坦尼克號史詩般的碰撞：小心冰塊。 任務控制中心正在密切關注此類危險，並製定了一些備用計劃，以防萬一。 如果控制人員看到前方的碎片，並且有時間改變探測器的軌跡，他們就會採取A計畫：潛入冥王星附近並掠過其大氣層。 飛得如此之近會使表面成像變得更加困難，但靠近一點應該可以引導探測器避開障礙物。
如果改變航向為時已晚，那麼 B 計畫就是一個選擇：使用偵測器的無線電天線作為屏蔽。 與隱藏在其後面的精密儀器不同，天線可以承受一些撞擊。 控制人員可以將碟形天線轉向碎片，讓它承受撞擊的衝擊。
科羅拉多州博爾德市西南研究所的行星科學家凱西·奧爾金表示，不得不採用任何計劃的可能性都很小。 月球的引力應該會掃清前方的道路。 「但我們有計劃，因為它是負責任的，」她說。 —克里斯多福·克羅克特
本文發表在 2015 年 6 月 27 日的《科學新聞》上，標題為「冥王星：探索」。
