为什么新视野号不进入绕冥王星轨道？
蟹妖。 姑且先讲一个故事类比，再展开说这几条，没兴趣看故事的，直接Ctrl+F搜相关的目录。 有一个人，天资聪明， TA的父亲曾经有几次走南闯北，去过很远的地方，但最后渐渐杳无音信， 留给TA的童年的，是一堆异域的手绘的明信片，和一张泛黄的手绘地图， TA小时候从未见识过世面，TA也从未离开自己居住的城邦， TA后来读大学了，TA开始能读懂父亲留下来的地图，原来世界这么大！ TA后来工作了，去了城邦的一个研究机构，城邦里有很多研究机构，都在向领主要钱，之间的关系也很微妙， TA也很聪明很努力，开始着手改善本市的一些交通状况， TA和同事修了好多通往郊区的道路， 随后， 郊区建起了高塔，城邦的人们开始用起了电报， 郊区建起了气象站，城邦的人们开始知道明天会不会下雨， …… 在郊区的道路上，TA第一次发现，原来自己居住了这么久的城邦，这么小， 后来，交通状况得到进一步改善， 每26个月，一辆全地形车会搭载着旅客和行李，再长途跋涉一年半载的，往返另一个相邻的城邦， 后来，领主来TA所在的机构参观了一次，同意启用了尘封已久的机场，已经没有飞机了 多少个不眠之夜…… TA和小伙伴们一起精心打造了一架飞机， TA被选为了飞行员，一架单座飞机， TA是自告奋勇的，TA希望飞过父亲手绘的明信片里的景色， TA选择了大海的方向， 一望无际， TA飞了很久，期间只看到过几个零星的小岛，在一个大的岛屿上歇息了一会， TA最终飞越了大洋，看到了新大陆， 无数高耸入云的山， 连绵不绝，一望无际， 山脉的那边似乎还有别的景观， 首先映入眼帘的， 就是TA的父亲发给TA的明信片里的那座巍峨高山， 那么， TA是围绕着这座山来回转？ 还是在那片陌生的土地四处转转，看看这个对TA来说完全陌生、新奇、未知的世界？ TA，就代表了我们全人类， 这个城邦是地球， 相邻的城邦就是火星， 那些小岛在小行星带， 那座大岛是木星， 那座山峰就是冥王星， 那条山脉就是柯依伯带Kuiper Belt， 山脉的另一头，还有彗星的发育地——离散盘Scattered disc和奥尔特云Oort Cloud。 以上故事纯属杜撰…… 图中有路易十四参观法国皇家科学院； 图中有首次不间断飞越大西洋的Vimy型飞机； 图中有新大陆真实的绵延不绝的山脉——洛基山脉； 言归正传， 这次新视野号的主要探测对象是柯依伯带，冥王星是其中唯一确定的目标，并已知需要探测的内容。为什么不着重探测冥王星并成为其卫星： 1#我们对这一带了解的太少了 如离开冥王星后，下一个探索的目标，则是在新视野号离开冥王星后，根据反馈的周边情况再做决定的。 为什么我们不知道接下来要探索什么呢？ 其中的原因则是，柯依伯带的天体都太小了，绝大多数都无法从地面乃至哈勃观测到，我们不知道探索冥王星之后，新视野号会遇到什么样的天体，透过新视野号的镜头，我们才能更好的了解这一片区域，才能知道附近有哪些小天体，才能决定下一步去探索哪些天体。 就如同目前对于小行星带的主流探索方式一样，大多是一些目标为彗星、木星、土星的探测器，路过小行星带打酱油的时候，碰到谁都会打声招呼看一看，但也不会刻意去看谁。 其中的几个例外都是自身实力有限，测控距离等很受限制，因此最远就到小行星的范围了，比较著名的有日本JAXA的隼鸟1号和隼鸟2号，隼鸟1号中途甚至失联了，最后阴差阳错的还恢复正常了。于是就有了隼鸟2号，详见： 。另一个例子是嫦娥2号，嫦娥2号的燃料有限，地面测控站天线口径也有限，因此嫦娥2号的最远飞行距离也就受限了。 为什么我们探索小行星带和柯依伯带这样天体小而多的区域如此随意呢？ 反而是因为我们对这一区域了解的太少了，不同于火星或者月球，那些是我们熟知的并有一定积累的天体，我们在这里不知道该去如何针对性的进行探测。目前还不如大航海时代，那个时候人们的目标是远东，并且相信一定有路可以到。 而这有些类似于现在的深海探测，也是知道哪里有海沟，哪里是海脊，但我们并不知道下面有什么，每一次深潜都有N多新物种的发现以及更多其他方面的发现。而深海探测已经成功的中了一次彩票头奖了，那就是海底热泉生态系统，这个与世隔绝的封闭的系统向我们展示了类似于地球早期的生态系统的模样。你相信下图是位于几千米深的海底，几十度的高温，充满硫化物等对人类而言剧毒的生态系统吗，这是这些生物第一次见到光亮： 因此，在对于小行星带和柯依伯带的探测上，我们在这里是没有目标，不知所措，完全在碰运气，每次都会有很多收获，但相对于整个区域来说仍然是沧海一粟。我们也寄希望于哪次运气爆棚，有了突破性的收获，也就是，我们在买彩票，并且……缺钱。 那么我们为什么要探索柯依伯带呢? 先对柯依伯带有一个感性的认识，图中的蓝点是已发现的柯依伯带天体。上面的数字是距离，单位是天文单位AU，真的，这是个文字游戏「1AU等于太阳和地球之间的平均距离」，图中J是木星，S是土星，U是天王星，N是海王星，地球呢？地球在这里太不起眼了，以太阳为圆心，1AU为半径画圆？我们可以发现，差不多就是图中那黄色的太阳的大小…… 这么远的距离，给我们的初步印象应该是——冷、远而陌生。 事实上的确是，第一点目的就是，柯依伯带的天体完全不同于我们之前接触过的那些天体。 在内太阳系，水星、金星、地球、月球、火星及其卫星、小行星带，这些天体都相对较小，密度很大，基本是由各种各样的岩石组成，组成岩石的元素富含金属和硅，原子核比较大，属于核聚变中的高级产物； 而更远的是四颗巨大的气态行星，这些巨大的气态行星密度小，富含一些初级的核聚变产物，原子序数比较低，如氢、氦、氧、碳等，以及一些化合物，如水、甲烷； 而柯依伯带的天体，远离太阳，是个极其冰冷的世界，这个世界里有很多的冰、干冰、可燃冰…以及很多只能在这里存在，地球上难以甚至无法存在的化合物。这些天体可以总结为“脏雪球”，而我们几乎从未造访过这些“脏雪球”，仅有的两次，一次是这次新视野号，另一次，是拜访海王星时，意外的发现了海卫一这一独特的天体，人们断定海卫一是海王星从柯依伯带俘获的。 第二点是，和深海探测一样，我们也想中头奖，这个头奖是，太阳系演化的证据。 通常人们认为，柯依伯带是那些太阳系形成时期未能形成大行星的遗迹，而这些遗迹，由于远离太阳，是个冰封的世界，就像是一处处冰封的古代遗迹，更好的保存着一些有关太阳系演化乃至起源时的证据。 因此，遵循以上两个目的，我们希望对柯依伯带有更多的了解，从而提高中奖的概率，而不仅仅局限于认识冥王星。尽管冥王星是柯依伯带最大的天体，但是人们从未造访过小行星带最大的天体谷神星一样。人们这次造访冥王星，属于保底的方式，即这次旅行最差也对冥王星有更深刻的了解。 2#时间成本太高了 人们有专门针对小天体的探测器，如之前提到的日本的隼鸟1,2号，以及那些彗星探测器，如欧空局的Rosetta，NASA的深度撞击等等，但是，那些探测器全部位于内太阳系，从发射到探测也就一两年的时间，时间成本可以接受。 但是，对于柯依伯带呢？ 新视野号可谓史上最玩命的深空探测器了，一路狂飙，就在减少时间成本，即使这样，新视野号也飞了9年，这几乎是人类抵达柯依伯带的极限了，再加上1~2年的探测时间。十年就这么过去了。 试想人生有几个十年可以等待。 这么高的时间成本注定了这样时间成本的深空探测器在抵达预计的最后一个目标前，都将不成为其卫星。 3#冥王星的最大俘获速度太小了 对于一颗比月球还小的行星，质量只有月球的1/7，逃逸速度仅1.2km/s，而新视野号的飞掠速度13km/s远高于那些被月球俘获的探测器的速度，因此被冥王星俘获的难度很大，需要携带大量的燃料用于刹车。 而由于新视野号并未携带大功率的推进器，为了使得其被冥王星俘获，还得从设计上进行修改，加装推进系统和燃料舱，预计和普通的卫星差不多，达到几吨重。 这么重的探测器发射势必途中速度更慢，时间成本更大。 并且，探测器必须是自主决定姿态调整和速度调整的，地面测控站无法及时的干预。而且探测器可承受的加速度有限，因此需要在很远的距离就开始长期自主变轨，难度大，占资源，得不偿失。 4#我们也不知道如何去全方位的探测冥王星，并且未知会具有危险性 既然我们不知道应该如何去全方位的探测冥王星，那么我们为何要去全方位的探测冥王星呢？ 我们不可能是为了精准测绘冥王星而去专门环绕冥王星的。 如我们没有着陆器，我们不知道如何在这类天体上投放着陆器，冥王星的重力很小，只有0.063g，即地球重力的6.3%！着陆器需要辅助的固定装置，如螃蟹爪或者锚这样，类似下图： 但是，不要忘了冥王星的温度是-229度左右！这个温度下氧气是固态的！氮气也是固态的！ 如此的低温下着陆器会很脆，非常的脆，尤其是和地面直接接触的固定装置和走行装置，这样的话着陆器就会为之倾倒，主体亲吻大地，啊……你好冰…… 着陆器对附近的影响太大「着陆器是常温」，指不定就融化一片引起喷发。我们知道的是，海卫一，这颗最早探测的柯依伯带天体，具有冰冻喷泉； 而如此的低温，对于全部的着陆器外设是及其严峻的考验，几乎难以正常运行； 我们不知道冥王星的大气成分如何，就像金星着陆器那样，有可能投一个毁一个。而且由于这一点，绕飞也具有一定的危险性。 有关新视野号的详细信息，可以参见：