新视野

针对当前热议的新视野话题 ，我们进行了深入调研和信息整合
，力求为您呈现全面客观的内容分析。

人类向往太空的时间比人类真正登上太空的时间长太久太久，而人类真正认识到我们所在的太阳系 、银河系不过一百年 。

如果说人类最大的梦想 ，就是前往广阔的宇宙
，为了这个梦想，人类一步一个脚印 ，完成了许多小目标
。曾几何时只是想要离开地球怀抱的人类，后来登上了月球
，又向火星发射了火星车，去观摩了木星的大红斑 ，土星的荧光项链带
，天王星深邃的蓝绿，海王星神秘的蓝海 ，更有对冥王星迟到的问候。

没人知道人类的极限在哪儿
，就像没人知道宇宙的尽头在哪里 。前有 旅行者号 ，后有 新视野号  ，它们每次传回来的消息
，都令人类振奋
。

这不，新视野号此前还传来好消息 ，人造物已经到达了神秘的柯伊伯带并拍下了照片
，让大家见识到了什么叫外太阳系。

许多人听到“外太阳系”，立马就以为 ，我们人类已经飞出太阳系了吗？其实 外太阳系不是指太阳系以外，相反它并没有出太阳系 。

外太阳系和太阳系外
，是两个完全不同的意思。太阳系外就是太阳完全影响不到的地方，就目前人类发射的探测器来说 ，没有任何一个达到
。

太阳系是一个广义的称呼
，包含了一个巨大的范围，除了太阳与八大行星 ，还包括火星与木星之间的小行星带
、被开除行星籍的冥王星、谜一般的奥尔特星云 、“火墙 ”等
，也就是说， 太阳引力能触及的范围都叫太阳系  ，那这个范围究竟有多大人类无法具体得知。

这么大一个太阳系
，自然就得将它分割成几个部分来研究：

我们平时常说的太阳系属于狭义上的，仅仅包含了 太阳
、八大行星及它们的卫星 。同时外太阳系也可以用来形容太阳系（狭义）以外的星系 ，比如我们熟知的 冥王星
，就是外太阳系里的矮行星
。

外太阳系谜团重重，我们目前对它的了解知之甚少 ，但随着探测器们的到访，我们开始逐渐了解这块神秘的区域。

新视野号 是2006年发射的飞行速度最快的探测器
，主要任务是 探索 冥王星、卡戎以及柯伊伯带  。此外新视野号还携带了一份特别的“货物
”， 冥王星发现者克莱德-汤博的骨灰 ， 纪念这位伟大的天文学家
。

2015年新视野号成功拍摄冥王星及卡戎
，之后朝着柯伊伯带进发， 于2019年拍摄到天体“天涯海角”的照片。

天涯海角 ，是我国天文学家发现的一颗天体
，距离地球约 66亿公里 ， 是人类史上目前观察到的最远的天体 ，编号小行星2014 MU69  。

难以想象这就是外太阳系
，对于照片中的天体，人们起初以为它长得像个葫芦 ，由两个球星天体拼接而成
。新视野号也传回了最新最真实的照片
，从里面可以看出，它的两个组成部分不是球 ，相反它更像是球被踩扁了，而且较大的那个上面还有坑。

对此科学家们调侃
，原本以为会是雪人，没想到最后是块饼 。尽管天涯海角的长相让人有些失望 ，但这并不影响它的价值
，科学家说， 它很有可能保存着太阳系形成的痕迹
。

与前辈旅行者号一样 ，新视野号的最终目标就是 飞跃太阳系 。目前
，新视野号正在柯伊伯带里继续 探索  。

前面提到了新视野号的一个任务， 探索 柯伊伯带 ，这对许多人来说是一个陌生的区域。

和小行星的组成一样
，里面多数为形状不规则的小天体，此外还有太阳系形成过程中的碎片
。

柯伊伯带是如何被发现的？

这要从人类找第十大行星说起。在2006年以前 ，太阳系有九大行星
，人类从来不认为宇宙有边界，但认为太阳系是有尽头的 ，所以我们希望寻找到太阳的第十颗行星，以便研究太阳系的边界到底在哪里 。

于是在冥王星之外发现了许多天体
，可大多数都比冥王星小，其中有一颗叫作 齐娜 的天体 ，一度被认为就是第十大行星
， 因为它的体积比冥王星还要大
。

就在大家期待着宣布第十颗行星被发现时，一个意想不到的结果出现了 ，国际天文组织宣布了行星的标准
， 冥王星和齐娜，都不属于行星范畴 ，它们算矮行星。 最后人类不仅没有找到太阳系第十大行星
，反而原来的九大行星变为了现在的八大行星 。

不过这也让大家看到了一个新的区域，在那里有许多矮行星 ，甚至还有我们不知道的天体
。

早在很久之前
，天文学家柯伊伯就曾提出过， 太阳系的边界上有一层冰组成的带子 ， 为了纪念他，海王星轨道外的那片圆盘带被命名为 柯伊伯带 。带里面所有矮行星被称为 柯伊伯带天体  。

柯伊伯带里的天体大致分为两种
，一种叫 经典天体 ，一种叫 散发性天体 
。

经典柯伊伯带天体如 冥王星 ，有自己的运行轨道
，且轨道平面有倾斜角；散发性天体，也有自己的轨道 ，但是 轨道十分且极其夸张
，表现在远日点与近日点之间的跨度极大 。有些散发性柯伊伯带天体的近日点距太阳的距离比冥王星还近 。

根据科学家们推测， 从海王星轨道延伸到距离太阳约50个天文单位 ，这片区域就是柯伊伯带的范围
。 由于受海王星的引力
，带里的天体会有被吸入太阳系或者抛去星际空间的可能。天文学家们也在积极寻找柯伊伯带的最外层，最终暂时找到了最远端的天涯海角天体 。

但这也并不能说明天涯海角就是柯伊伯带的最外边 ，因为不知道哪天又会发现一颗新的柯伊伯带天体
，刷新天涯海角创造的记录。

新视野号已经达到了天涯海角，并拍摄了人类研究史上距离最远的天体照片 ，这是一张无价之宝
。如今新视野还在继续 探索 ，柯伊伯带的尽头不知道在何方。

有些人也许听说过
， 太阳系最外层被奥尔特云包围着 ，可现在又说海王星轨道外有一条柯伊伯带 ，那它们两者有什么关系呢？

奥尔特云是假设的包围着太阳系的球体云团
，距离太阳约50000到100000个天文单位，最大半径约有1光年 ，天文学家还认为
，这些云团应该是50亿年前太阳诞生时的残留物 。

奥尔特云是一个球体，包裹着我们狭义上的太阳系 ，而柯伊伯带是一个类似于平面的圆环
，镶嵌在海王星的轨道上
。而人们至今没有发现任何一颗奥尔特云内的天体，但柯伊伯带是确定已经存在的 ，并且人类已经在里面发现了 1000多个 天体。

还有就是
，奥尔特云离太阳的距离非常远，而柯伊伯带距离太阳的距离约为海王星到太阳的距离 。也就是说 目前还没有任何人造飞行器达到奥尔特云
。 科学家也推断 ，即使进入了奥尔特云的范围，要彻底穿越它
，需要 三万多年 的时间。

如果我们把广义上的太阳系比喻成一颗蛋，太阳是这颗蛋的胚胎 ，柯伊伯带以内的范围是蛋黄
，奥尔特云就是蛋清 。

综上可以看出，柯伊伯带和奥尔特云是两个完全不同的概念 ，前者是一条带子
，后者是一个球体
。如果非要说两者有什么相似之处的话，它们可能都是彗星的故乡。

彗星是一种神秘的天体 ，一直以来人们不知道它从哪里来
，到哪里去 。已知的彗星有两种， 周期彗星和非周期彗星 ，而周期彗星又分为长周期和短周期彗星
。

目前科学家们认为
，短周期彗星很有可能来自柯伊伯带。还记得柯伊伯带上有一种散发性天体吗？远日点近日点相差很远，所以它们在运行过程中 ，很可能在远日点受到外行星的影响，然后进入太阳系以内
，在飞过海王星时，再次受到海王星引力的影响 ，加速进入 。

由于柯伊伯带上的天体大部分都有一些杂质
，靠近太阳的规程中升华蒸发，于是就能看见 彗星那条长长的尾巴。

柯伊伯带里面的彗星数量很庞大 ，这就导致总有不停的候选彗星出现
。彗星始终处于一个消亡的状态
，如果没有候补的彗星，我们就只能看见它一次。可能我们每隔一段时间看到的周期卫星 ，不一定是同一颗
，只可能是受到同一股引力罢了 。

彗星，可能是柯伊伯带上的来客 ，来拜访太阳系内的
。这是外太阳系对内太阳系的问候。

外太阳系和太阳系外是两个不同的概念 。就现在人类发射的探测器来说
，没有任何一个飞跃了广义上的太阳系
。

而外太阳系，新视野号已经到达那里 ，拍下了天涯海角的照片，我们可以成功地宣布
， 人类进入了柯伊伯带 。但这并不能说明，去外太空很容易 。

首先要到达那里 ，至少要飞跃五个行星天体
，这需要十年以上的时间，对航天器技术的考验也是巨大的
。

其次 ，柯伊伯带十分神秘
，被人类发现的天体也就1000来个，剩下的都是未知状态 ，尤其是它的运动轨迹
，如果发射的探测器进入柯伊伯带后，与里面的天体发生了碰撞 ，或者击中了某个天体
，那所有心血直接毁于一旦。

最后就是，柯伊伯带的尽头是个谜 ，我们无法知道多久的时间可以穿越完成 。

外太空神秘但也充满吸引，已经有一台接一台的探测器到达了那里
，以后还会有更多
。

曾经人类想要飞离地球，后来做到了 ，现在人类想要飞跃太阳系
，即使现在还没有完全做到，可我们不能说毫无希望 ，至少我们到达了外太阳系
，我们进入了柯伊伯带。

相信以这个为跳板，我们能去往一直处在假说阶段的奥尔特云 ，看一看传说中的彗星的家乡 。到那个时候
，谜一样的彗星也会揭开它神秘的面纱。

更有一天，太阳系也会成为人类回头看的标志 ，比邻的半人马座会成为下一个目标
。

美国「新视野」号探测器发出的信号是怎么被科学家接收到的?

2015年,新视野号(New Horizon)飞掠冥王星的年份！当年
，在NASA的发布会上，新视野号的首席研究员艾伦·斯特恩(Alan Stern)就这 历史 性的一刻回答了媒体和公众的一些问题 ，讨论了该团队关于冥王星表面的成果，数据如何被传输回地球
，以及其他相关问题。

以下是我们获取到的所有关键回答 。

问题1：新视野号给地球传输数据的速度有多快？

回答 ：这就看情况了
。我们根据新视野号在地球天空中的位置以及地面天线的倾斜度来接收数据。科学团队里有一个叫“速率步进 ”( ‘rate stepping’)的术语，专门用来描述这种接收数据的速度 。我们的天线正在艰难地以1000位每秒（125比特每秒）这样最低的速率来接收数据
。航天器还有一个“自旋模式
” ，可以指向地球并自转以提高数据传输的稳定性。当航天器转到“自旋模式”时
，我们的下载速度可以达到4000位每秒 。

基本上，我们下载冥王星图像的能力（速度）简直就像被阉割的拨号上网一样
。这就是为什么我们大概要花费16个月来下载新视野号一周传回来的数据。

问题2：看起来卡戎(Charon)表面的陨石坑比冥王星更多 ，是吗？

回答 ：我们在之前就了解到冥王星的表面和它最大的卫星卡戎的表面是不同的 。在斯特恩看来
，到目前为止我们收到的图像显示，冥王星的表面更年轻一些 ，而卡戎表面更古老
，更沧桑
。

至于为什么会这样，我们还不太确定。可能是冥王星内部更为活跃的地质进程导致了地表更频繁地侵蚀和再循环（尽管科学团队对于冥王星是否有地壳运动还没有定论！） 。或者可能是冥王星上的大气进程导致了一些陨石坑被覆盖住了。只有等我们得到更多的数据之后 ，我们才能揭开这个秘密
。“到现在这个问题还是模糊的 ”
，斯特恩说，“因为我们只获得了初步数据 ，但是并没有足够有力的数据来揭示整个故事。”

问题3 ：我们希望在冥王星的阴暗面能获得的最大图像分辨率是多少？

回答 ：这很难说，NASA说 。

对于那些不知情的人来说
，既然新视野号（New Horizons）已经掠过了冥王星，它就会回过头来看这个星球的暗面
。除非科学团队能够巧妙地将这次飞跃安排在卡戎刚好在另一面 ，也就是昼半球那一面的那一天
，否则是相当令人困扰的。阳光被卡戎反射，照亮了那些原本晦涩的夜晚地形 。

尽管卡戎的反射光使我们看到那些原本看不到的地形 ，但是我们同时也在看向太阳的眩光
，这就意味着我们会得到大量的噪点
。为了提高信噪比，我们需要合并像素。从本质上讲 ，我们正在制作冥王星暗面的深色颗粒状图像
，虽然颗粒度有所减少，但在此过程中会降低分辨率 。

冥王星表面上的心形特征在左右两侧似乎略有不同
。 这是视觉上的偏差 ，还是可以指出真正的差异？NASA的科学家看到的是同一件事：心形有点左右分叉。 斯特恩说：“一旦获得色彩数据
，我们就会知道更多 。
”

问题4：我们什么时候可以看到冥王星的颜色数据呢？

回答 ：我们现在就有冥王星地表的颜色数据，并且科学团队正在致力于处理这些数据
。我们可能会看到更多的彩色图像。在下面的这张是冥王星（左）和卡戎（右）的合成图像 ，该图像已经在发布会上展示并在新科学家(New Scientist)上发表 。要注意的是，此图像中的色彩被夸大以突出两个星球上不同的地表特征。

问题5：当新视野号和地球通讯时
，我们的科学家们将在监视器上看到什么呢？:

回答 ：然后，我们将开始获取航天器上所有子系统的实时数据
。新视野号通过飞行器的子系统来循环发送遥测数据 ，这些子系统包括主计算机状态和主控件。 尽管我们能截获信号
，但我们不知道是在子系统旋转中的哪个位置捕获信号，但是科学团队认为 ，我们将有足够的时间循环遍历每个子系统
，并确保整个航天器正常工作 。

问题6：如果没有收到新视野号的信息，我们已经有多少数据？

回答 ：首先 ，NASA认为丢失航天器的可能性非常低——大约万分之二的概率
。 正如斯特恩指出的那样
，这意味着让数百架“新视野”号航天器经过冥王星系统，并期望它们都能幸免。 尽管如此 ，NASA一直在疯狂地将初始数据传输到地面
，斯特恩称之为“故障安全数据集 ” 。 基本上，我们正在尝试下载尽可能多的文件 ，以防在很小的陨石影响使新视野号早日瘫痪的情况下尽可能地做好准备
。

斯特恩表示，故障安全数据集包括有关冥王星大气的成分数据
，颜色数据和光谱数据。但是99%的数据依然在航天器上，包括绝大多数非常重要的数据 。

“如果新视野号（New Horizons）因碎片撞击而丢失的话会令人非常失望
” ，斯特恩说
，“但是我们认为它仍将正常运行
。”

问题7：新视野号之后，我们还会重返冥王星吗？

回答 ：斯特恩相信我们会的。“关于怎么开展后续的工作 ，我们有一些很好但是很原始的概念 。 ” 他说
，“但是首先，在可预期的未来几年内我们需要查看并分析传回的数据
。我们不知道该问的正确问题 ，也不知道应该在轨道飞行器上放什么设备。我认为首先
，应该做的事就是真正地分析我们收到的数据 。
”

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. gizmodo- simplify

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标准回答很简单：高增益的抛物面天线 ，大家俗称的“锅”
，增益：简而言之就是放大倍数，这里就是把传输的信号放大。因为抛物面有焦点 ，平面进入抛物面的直线传播的光线 、微波等电磁波会汇聚到焦点上
。这是“新视野 ”号上的“锅
”，直径2m
，大家可以从所有深空探测器上找到类似的“锅”

新视野"号探测器是2006年1月升空的太空探测器，于2015年7月14日与冥王星近距离"会面" ，旨在实现人类首次对冥王星等柯伊伯带天体的探测任务
，寻找有关太阳系起源和演化的线，2019年2月23日 ，美国航天局公布了"新视野"号探测器发回的一组
，揭开了人类迄今探测的最遥远太阳系天体--"天涯海角"的地貌特征。

无线通信可能是最大的优势，也就是在地球上无线通信也使用广泛的一个重要原因 ，就是：有线通信的信号衰减和传输距离成正比（同样的传输材料）
，而无线通信的信号衰减和传输距离成对数正比关系，约20lg的关系 ，

传过来的信号也不会小到吓人 。 ”新视野“号的信号被70m天线接收放大后的信号功率大约在-150dBm左右
，虽然低于通常的接收机动态范围，不过也不算低到无法解析的程度 ，常温的热噪声功率在-174dBm，比这个信号还要低200倍！

一双眼睛是测星仪
，其基本原理早在大航海时期就被水手们使用了，直到二战时期 ，潜艇仍然使用测星的方式校准自己的位置
，于是恒星的运动对于我们而言可以忽略，这也是恒星名字的由来 ，因此通过测量某一时刻的三颗不同的恒星
。

方位也是一个及其重要的
，却可能被忽略的方面，由于深空通信采用微波 ，可以认为传输距离为直线
，因此，这就相当于瞄准大海里的一根针 ，同时考验地球上的接收天线和深空探测器上的发射天线。

地面的做法就有些省事了
，由于地球有自转，且深空探测器来自四面八方 ，所以，地面采用了类似三颗通信卫星覆盖地球的方式
，也是三群互为120°的天线阵来接收 。

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