新地平線號探測器

新地平線號探測器（英文：New Horizons）是美國國家航空航天局（NASA）於2006年1月19日在佛羅里達州卡納維拉爾角甘迺迪航天中心發射升空的冥王星探測器，其主要任務是探測冥王星及其最大的衛星卡戎（冥衛一）和探測位於柯伊柏帶的小行星群。

考察冥王星任務結束後，“新地平線”號會繼續向離地球更遠的宇宙空飛，將在2017至2020年抵達一個由彗星和其他宇宙碎片構成的中間環帶——柯伊柏帶，探測至少兩個直徑為40至90千米的柯伊伯帶天體，這一階段可能會持續5至10年。

新地平線號是人類發射過起始速度最快的太空探測器，已經於台北時間2015年7月14日19時49分飛掠冥王星。

目前，新地平線號（即新視野號）正在快速飛離冥王星、進入柯依伯帶中心地帶。2015年8月29日，美國航空航天局（NASA）公布了這艘探測器的下一個目的地：編號為2014 MU69的柯依伯帶天體。

基本介紹

• 中文名：新地平線號（新視野號）
• 外文名：New Horizons
• 發射時間：2006年1月19日
• NSSDC ID：2006-001A
• 運載火箭：Atlas V 551
• 質量：385.0千克
• 所屬國家：美國
• 發射速度：16.26公里/秒
• 目前狀態：工作中
• 目前飛行目標：柯伊伯帶小天體2014 MU69

簡介

“新地平線號”，是美國國家航空航天局的一項探測計畫，主要目的是對冥王星、冥衛一等柯伊伯帶天體進行考察。“新地平線號”是人類有史以來最快速的人造飛行物體，它飛越月亮繞地球軌道不用九個小時，到達木星引力區只需13個月時間，“新地平線號”現在每小時前進大約3.1萬英里（4.99萬千米），距離地球大約是15. 27億英里（24. 57億千米）。

已經於台北時間2015年7月14日19時49分飛掠冥王星。

“新地平線號”探測項目耗資約7億美元。科學家認為，研究冥王星有助於加深對太陽系形成的理解。“新地平線號”計畫於2015年年中到達冥王星，行程48億千米。其使命還包括研究冥王星的主要衛星冥衛一以及兩個最新發現的冥王星衛星。“新地平線號”探測器之後將進入冥王星外的柯伊伯帶。柯伊伯帶位於太陽系外緣，被認為由太陽系形成早期的剩餘物質組成。

這項探測任務的主管表示2009年12月29日，“新地平線號”穿過具有里程碑意義的邊界線，從此它距離冥王星比距離地球更近。“新地平線號”繼續前進，這艘飛船將成為第一艘飛越冥王星（曾被稱作行星，現在被稱作矮行星或類冥矮行星），並飛往潛伏在太陽系邊緣的柯伊伯帶里的其它天體。

世界上最快的人造飛行器是大名鼎鼎的“新地平線號”探測器。它要踏上一段航程約50億千米，時間長達9年半的漫漫征途。在發射升空大約45分鐘後，“新地平線號”成功與運載火箭分離。它的時速高達約5.8萬千米/小時（約16千米每秒），這是迄今為止人類發射的速度最快的太空飛行器。也許你會覺得製造如此高速的飛行器肯定耗資巨大，其實一整套的探測計畫的總預算才7億美元。

工作歷程

新地平線號探測冥王星

第一發射視窗：2006年1月17日- 2月14日，並於2015年-2017年抵達。

第二發射視窗：2007年2月2日-15日，如果在這期間發射，那么新地平線號將直接飛往冥王星，並於2019年-2020年抵達。

任務級別：NASA“新疆界”探測計畫的第一項任務

承包商：西南研究院、約翰·霍普金斯大學套用物理實驗室

發射時間：美國東部時間2006年1月19日14時00分00秒（EST)

運載器：聯合發射聯盟(ULA)研製的Atlas-V551火箭（AV-010)裝有ATK公司研製的STAR-48B第三級固體助推引擎

發射地點：美國佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地41號發射台

2001年6月8日，新地平線號任務計畫正式得到NASA的採納。

2005年6月13日，NASA對新地平線號探測器作正式測試。

2005年9月24日，新地平線號探測器被運往卡納維拉爾角發射場。

2006年1月11日，主要發射視窗打開，探測器作最後的測試。

2006年1月16日，Atlas V 551火箭搬運至發射架。

2006年1月17日，由於大風影響發射推遲。

2006年1月18日，由於電力供應暫時中斷時發射再次推遲。

2006年1月19日，美國東部標準時間(EDT)14時00分00秒（協調世界時 (UTC)19時00分00秒），新地平線號探測器成功發射。

2006年4月7日，新地平線號探測器穿過火星軌道。

2006年5月上旬，探測器進入小行星帶。

2006年6月13日，協調世界時（UTC）04時05分，探測器與一顆編號為132524 APL的小行星在101867公里處掠過，並拍攝照片。

2006年10月下旬，探測器離開小行星帶。

新地平線號探測器飛躍木星

2006年11月28日，探測器首次拍攝傳回小行星的照片。

2007年1月8日，新地平線號探測器開始木星探測。

2007年1月10日，探測器觀測木衛十七(Callirrhoe)。

2007年2月28日，協調世界時05時43分40秒，新地平線號探測器飛躍木星，最近距離2305000公里，速度達到21.219公里/秒。

2007年3月5日，結束木星探測。

2008年6月8日，新地平線號探測器穿過土星軌道。

卡戎繞冥王星旋轉(遠景）

2009年12月29日，新地平線號探測器越過地球與冥王星的連線中點，距離地球大約是15.27億英里(24.57億公里)，從此以後探測器距離冥王星比距離地球更近。

2011年3月18日，新地平線號探測器穿過天王星軌道。

2014年8月24日，新地平線號探測器穿過海王星軌道。

2014年12月8日，新地平線號探測器被成功喚醒。途中累計休眠1873天，相當于飛行時間的三分之二，以便節約電力消耗。

2015年7月14日，協調世界時11時49分，新地平線號探測器飛躍冥王星，最近距離13695公里，速度每秒13.78公里；協調世界時12時00分，飛越冥衛一，最近距離29473公里，每秒13.87公里。並測得冥王星直徑約2370千米，卡戎直徑約1208千米。

2016-2020年，新地平線號探測器在柯伊伯帶中穿行，探測可能的近距離柯伊伯帶天體。

2017年2月6日，美國宇航局新視野號探測器用六天的時間對6顆遙遠的柯伊伯帶天體進行了成像，並啟動發動機進行了飛行軌道修正，開始向兩年後抵達的目標--柯伊伯帶小天體2014 MU69衝刺。

2029年，新地平線號探測器離開太陽系。

2019年1月1日，美國國家航空和宇宙航行局(NASA)的一艘宇宙飛船“新視野”號飛越了人類迄今研究過的最遙遠的天體。“新視野”號飛越的是名為“天涯海角”(Ultima Thule)的小行星，與地球的距離超過64億公里。

結構系統

數據參數

飛行速度3.1萬英里每小時（4.99萬公里每小時）。

位於冥王星附近時的功率：228瓦特

新地平線號

位於冥王星時數據傳輸率：768bps

耗資：7億美元，發射過程耗資5.5億美元

尺寸規格：長約2．1米，最寬處僅2.7米。

發射時重量：478千克

動力：10.9千克的鈽放射性衰變提供能源。

發電機：同位素溫差發電機（10.9千克鈽內置）。

全艘探測船包括推進劑在內，重約450公斤(一千磅)核能發電機是由美國能源部提供保溫瓶式設計的機艙，確保所有儀器機械可以在安全的環境中工作。首次使用的船載再生測距存儲器，將多獲取三十dB的數據使用八種不同的識別信號，來顯示探測船的健康狀態先進的數碼接收器可以節省60%耗電量裝備有三維立體相位及陀螺儀利用十六個噴嘴來控制船身位置，以便修正航道、觀察目標、和進行速度調整。改變方向接近柯伊伯帶天體。使用改良的“冬眠”裝置，可以節省寶貴的燃料包括核能電池其他主要輔助儀器包括有：星蹤導航儀及資料數據記錄器等攜帶有冥王星發現人克萊德·湯博（Clyde William Tombaugh）的部分骨灰，一件是美國國旗，另一件是一張CD，CD上刻有曾在“飛向冥王星”網站上將近45萬簽名的網友姓名。

新地平線號飛躍木星時拍攝的木星照片

科學儀器

Ralph

高清晰度彩色地圖和冥王星及其冥衛一表面成分的設備（Ralph）。該設備主要由多譜線可見光成像相機（MVIC）和線性標準成像光譜陣列（LEISA）組成。MVIC在可見光範圍內工作，它有四個不同的濾光器。一個用來測量分布於表面的甲烷霜，其它的分別覆蓋藍、紅和近紅外等光譜區域。此外，還有兩個全色濾光器，當測量發微光的遙遠物體時，可讓所有可見光通過，從而最大限度地增加儀器的敏感性。從濾光器穿過的光線均被聚焦到一個電偶合器件上通過該相機可產生彩色地圖。LEISA利用熱輻射在紅外光譜範圍內工作它可像稜鏡一樣使不同波長的光按不同比率彎曲，這樣就可以分別對每種光進行分析。根據量子物理，不同分子輻射和吸收不同波長的光，因此，對光的成分進行分析，就可以鑑別不同的分子。它將用於描繪冥王星表面甲烷霜、氮、一氧化碳、水及冥衛一表面水凍的分布情況。

放射性實驗儀器（REX）。它由一小塊集成到探測器通信系統中的含先進電子設備的印刷線路板構成，探測器向地球傳輸科學數據等所有電信聯繫均通過它來完成，對探測任務能否成功關係重大。當探測器飛臨冥王星時，它上面的83英寸的無線電天線將指向地球。美國宇航局功能強大的深空網路無線電發射機同時對準新視野探測器並向其發出信號。當探測器飛到冥王星背面，冥王星大氣將使無線電波產生彎曲，彎曲程度依氣體分子的平均重量和大氣溫度而定。此時，該儀器將記錄到的無線電波數據傳送回地球進行分析。該儀器還有一種輻射線測定模式，可測量冥王星本身微弱的電磁輻射。當這種輻射線測定在探測器飛過冥王星後回望時，可準確測定冥王星的夜間溫度。

REX

紫外線成像光譜儀（Alice）。它用來探測冥王星大氣構成，不僅可以像稜鏡一樣將不同組分發出的光分別開來，而且能形成不同波長探測物的影像。

Alice

遠程勘測成像儀（LORRI）。由一個20.8厘米孔徑望遠鏡組成，能將可見光匯聚到電偶合器件上，產生高空間解析度圖像。當探測器到達距冥王星最近點時，將由它拍攝高解析度圖像。

太陽風分析儀（SWAP）。可用來測量冥王星附近來自太陽風的帶電粒子，以決定這顆行星是否有磁場圈及其大氣逃逸速度。

高能粒子頻譜儀（PEPSSI）。可用來尋找從冥王星大氣中逃逸的中性原子。這些原子逃逸後即與太陽風作用變為帶電粒子。

LORRI

塵埃計數器（SDC）。它將沿軌道測量由彗星脫落物和柯伊伯帶天體相互碰撞產生的塵埃粒子大小，其中包括從未取樣的星際空間。這些儀器將在“新地平線”飛臨冥王星的過程中，為這顆遙遠的星球描繪出一幅全新的圖像。

動力系統

新地平線號探測船的動力皆來自一台核能電池，這台發電機利用放射性同位素二氧化鈽自然衰變時所釋放出來的熱，以熱電偶形式發電。由於冥王星距離太陽太遠，陽光由太陽去到冥王星需要四小時，在冥王星附近能接受的太陽能只及地球千分之一，探測船無法利用太陽能產生充夠的能量供活動所需，因此核能電池是唯一的選擇。其實，所有外空間探測器都採用相同的設計，包括“卡西尼號”探測船。

新地平線號任務logo

探測船有一台引擎提供轉向動力，用以調節探測船相位，在差不多十年多航行時間之間，可以修正飛向冥王星的軌道。當探測船接近冥王星時，要調校船身以便所有探測儀指向冥王星。當飛越過冥王星之後，又要調校船身以便觀察卡戎，待完成探測後，又要再轉校船身，使高增益天線指向地球，將收集到的數據送回地球。這個設計是由於預算所限，“新視野”探測船不可以像它的前輩“旅行者”一、二號一樣，使用旋轉式平台，可以較簡單的執行指令，而只能以調節船身相位這個較複雜方法來完成任務。

通訊系統

“新地平線”探測船安裝了一隻直徑2.1米(83英吋)的高增益天線，能夠與地球的深空網路保持聯繫，接收來自地球的指令，以及將收集得到的科學資料輸送回去地球。另外安裝在高增益天線正上方的是低增益天線，是高增益天線的後備，以備不時之須。高增益天線有兩條頻帶收發訊號，頻譜寬闊，上傳下載速度高，相比之下，低增益天線只有一條窄頻帶，效率較低，但是在緊急情況之下，可以頂替高增益天線的工作。

運載器

“新地平線號”冥王星探測器以美國宇宙神-V551型(Altas-V551)火箭攜帶，在美國佛羅里達州卡納維拉爾角的空軍基地41號發射台發射，將探測器推出外太空，再由半人馬座(Centaur)火箭送入繞地軌道，最後由星-48B型(STAR 48B)固體燃料火箭衝出地球引力，飛向冥王星。

新地平線號工作構想圖

（發射初始速度為每小時59384公里），它飛越月亮繞地球軌道不用九個小時，到達木星引力區只須13個月時間，相對1960年代“阿波羅”登月任務相同航程要飛行三天時間，“伽利略號”飛抵木星亦需四年時間而言，“新地平線號”航速可謂十分驚人。

有效載荷

有效載荷：7台儀器。Ralph，由多光譜可見光成像相機和線性標準成像光譜陣(LEISA)組成的6 cm口徑望遠鏡；Alice，紫外線成像光譜儀；LORRI，遠程勘探成像儀，包含一個20.8 cm口徑望遠鏡和一個CCD成像儀；SWAP，太陽風分析儀，用來測量冥王星附近太陽風帶電粒子；PEPSSI，高能粒子頻譜儀，用來發現中性原子；SDC，塵埃計數器。REX，無線電科學儀器，功能同微波輻射計，掩星實驗時還可以記錄接收的深空網上行光譜。

技術難題

穿越太陽系

在新地平線號冥王星之旅的最後8年時間裡，工作人員會對整個探測器及其所攜帶的儀器進行檢查和調試，修正它的飛行軌道，並為接近冥王星做準備。

星體碎片

2012年10月16日，隨著工作小組透過哈勃空間望遠鏡發現冥王星的兩個新衛星和眾多星體碎片，新地平線號團隊發表了一篇文章，指新地平線號在飛越冥王星的時候，有可能毀於冥王星衛星軌道中的星體碎片，所以工作小組在研究是否要改變新地平線號的軌道，去避免和這些碎片碰撞，保護新地平線號。

卡戎繞冥王星旋轉

探測任務

探測冥王星

美國宇航局“新視野”號探測器將在兩個月後抵達冥王星軌道，美國宇航局的科學家正在通過探測器上的遠程偵察相機系統觀測冥王星系統是否存在未發現的衛星或者環結構。因為探測器將在近距離與冥王星擦肩而過，如果我們沒有發現存在的碎片環，那么探測器可能撞上並報廢。“新視野”號第一次飛掠的時間為7月14日，來自探測器任務小組的訊息，我們每周都會動用遠程偵察相機對冥王星進行觀測，隨著距離的不斷接近，我們會徹底查明冥王星周圍是否還有未發現的天體。

科羅拉多州博爾德西南研究所的科學家艾倫-斯特恩是探測器的主要研究人員，他認為如果我們將好奇號進入火星大氣層稱為恐怖的七分鐘，那么冥王星任務則可稱為具有懸念的七周。在接下來的時間裡，我們將不斷觀測冥王星周圍的軌道，確定是否有未發現的衛星或者碎片環。

2015年7月14日，美國太空總署（NASA）冥王星探測器“新地平線號”（New Horizon）傳回一批迄今最清晰的冥王星照片，不僅發現一個綽號名為“鯨魚”（The Whale）的陰影區，更揭露冥王星表面出現一個心型。

這個“完美之心”的淺色光影，橫跨約2000公里。而在旁有一個顏色較深的光影區，被科學家稱為“鯨魚”。此外，科學家早前亦從相片發現，冥王星兩極特別明亮，或許有氮冰覆蓋。“新地平線號”將於周二飛近冥王星，有助進一步揭開冥王星的神秘面紗。

"心形暗斑"被命名湯博斑，它的發現者的名字，是一片由液化氮冷凍組成的冰原。

後續計畫

對天王星和一些柯伊伯帶天體進行考察，計畫耗資5.5億美元。“新地平線”探測船二號計畫，是原計畫的後備方案。計畫利用相同的設計，製造多一艘探測船，於2008年3月19日發射離開地球，2009年8月12日飛越木星，2015年10月7日再飛越天王星，於2020年9月15日飛抵1999 TC36，一顆位於離地球三十一個天文單位的柯伊伯帶天體。 TC36體積龐大，比起任何一顆“新視野”一號所能經過造訪的柯伊伯帶天體，TC36都巨大十倍，就算連它的月亮也大過其它柯伊伯帶天體兩至三倍以上，甚俱科學探測價值。 “新視野”二號飛越TC36之後，還可以觀察多一至兩顆體積較小的柯伊伯帶天體。 “新視野”二號如能按計畫順利起航，就可確保整個“新視野”計畫，肯定可以獲得豐盛的成果。

“新地平線”探測船二號計畫吸引之處在於：一趟巡行就能探訪多個星體，如錯過今次機會，下次天王星—柯伊伯帶天體巡航要等到2050年才能起行。 而且因探測船是利用現成設計，省卻大量研究經費及所須時間。 計畫現尚在討論階段，有待美國太空署批准；美國國會已於2004年9月下旬，追加撥款以作計畫之可行性研究。 如計畫成功獲得通過，除了首次探索1999 TC36之外，還將成為繼1986年航行者二號，人類30年後第二次造訪天王星。

成軌道調整 2019年抵達新目標

美國宇航局新視野號探測器目前已經成功進行四次機動，向柯伊伯帶天體2014 MU69前進。該天體距離冥王星10億英里，美國宇航局已經批准延長新視野號任務時間，探測器將在2019年1月前抵達2014 MU69天體。這四次機動是有史以來最遙遠的深空軌道修正，新視野號的星載計算機載入了新的飛行程式，過程持續了不到20分鐘。

新視野號探測器的運營方為約翰·霍普金斯大學套用物理實驗室（APL），探測器接受到每秒57米的微調指令，這個操作可以讓新視野號在短短三年內接近2014 MU69天體。新視野號的項目科學家科特指出，這是一個令人振奮的時刻，探測器開啟了一次有趣的旅程。目前新視野號的任務延長計畫提案中提到，探測器抵達2014 MU69天體後會在大約1.2萬公里的距離上掠過，對這個遙遠的柯伊伯帶天體進行詳細觀測。

目前新視野號的儀器一切正常，根據監視數據，探測器非常健康，在2019年的時候，我們將遇到柯伊伯天體，這也是我們第一次對柯伊伯帶天體進行探測。新視野號的首席科學家艾倫-斯特恩認為，柯伊伯帶上的類似天體還有非常多，我們選擇了飛行距離足夠近，又具代表性的天體。探測器的系統制導與控制工程師加布-羅傑斯認為變軌機動一切都非常完美，而且探測器的指向非常精確，

變軌過程中，新視野號探測器距離冥王星大約1.35億英里，仍然處於傳輸數據的階段。新視野號作為美國宇航局新前沿計畫中的重要一員將為我們揭開冥王星系統之外的天體面紗。約翰-霍普金斯大學套用物理實驗室科學家指出，探測器的設計、建造和運營由該物理實驗室負責，科學家任務、有效載荷的操作來自美國西南研究所。

一去不復返 最終將飛出太陽系

旅行者系列探測器讓我們第一次接觸日光層之外的星際空間，增加了我們對太陽系的理解，但是“新視野”號探測器要抵達太陽系邊緣仍然需要很長的時間，在此之前“新視野”號會進入柯伊伯帶，尋找行星的起源之謎。目前旅行者1號比2號更快，它們都攜帶了代表人類文明的物件，比如金屬碟片等，“新視野”號甚至還攜帶了冥王星發現者的骨灰。如果未來的人類有先進的星際航行技術，完全可能趕上並超越它們。

各方評價

美國華盛頓NASA總部行星科學分部的主管吉姆·格林（Jim Green）：NASA對遙遠的冥王星展開的首次探測任務，也將是全人類對我們太陽系中這個寒冷而又從未被探測過的世界所作的第一次近距離探查。“新地平線”團隊工作非常努力，做好了進入第一階段的準備，表現毫無瑕疵。

新地平線號首席研究員、美國科羅拉多州博爾德市西南研究院的艾倫·斯特恩（Alan Stern）說：從地球出發抵達首要探測目標，新地平線號探測器的這段旅程是所有太空飛行器里最長的。