新视野号是美国国家航空航天局（NASA）“新疆界计划”已经成功发射的一颗星际空间探测器。由艾伦·斯特恩（Alan Stern）团队领衔主导、并由约翰霍普金斯大学应用物理实验室和美国西南研究所共同设计制造，新视野号探测器于2006年完成发射。其首要任务是在2015年完成冥王星系统的成功飞掠，其次则是在接下来的十年中对一个或多个柯伊伯带天体实现飞掠和探测，该项任务目前已转为对柯伊伯带小行星486956天空（Arrokoth）的研究。新视野号是第五颗获得太阳系逃逸速度的空间探测器。
2006年1月19日，新视野号探测器在卡纳维拉尔角空军基地由阿特拉斯5型运载火箭直接运送进入地球-太阳脱离轨道，其发射速度约为16.26千米/秒（10.1英里/秒；58500千米/小时；36400英里/小时），创下人造天体发射速度新记录。在与小行星132524APL短暂相遇后，新视野号继续向木星行进，于2007年2月28日到达最近点，此时探测器距离木星约为230万千米或140万英里。木星飞跃一方面为新视野号提供了引力加速，另一方面也对探测器的科学性能进行了一次全面的测试，与此同时也返回了木星的大气、卫星、磁层等诸多数据。
完成木星飞跃后的大多数时间里，新视野号都处在休眠模式以保护星载系统，只在每年常规检测时重新启动。直到2014年12月6日，新视野号被再次激活联网并开始仪器检验，准备邂逅冥王星。2015年1月15日，探测器正式开始向冥王星逼近。
协调世界时2015年7月14日11时49分，新视野号从冥王星上空12500千米处飞过，成为第一颗成功探索这颗矮行星的探测器。2016年8月有报道称新视野号的飞行速度已经超过84000千米/小时（即52000英里/小时）。协调世界时2016年10月25日21时48分，新视野号传回了最后一份飞跃冥王星的数据，自此结束了本次飞跃之旅。随后，新视野号接受调遣任务飞向柯伊伯带小行星486956天空（未正式命名前被称作“极地”）开始新一轮的飞跃之旅。这次飞跃最终发生在2019年1月1日，这时的探测器距离太阳为43.4个天文单位。美国宇航局曾在2018年8月利用新视野号上的爱丽丝紫外光谱仪传回的数据来证实太阳系外缘“氢气墙”的存在。这面“墙”最初是由旅行者号飞船在1992年探测到的。
历史
1992年8月，喷气推进实验室科学家罗伯特·施特勒（Robert Staehle）致电冥王星发现者克莱德·汤博（Clyde Tombaugh），请求造访这颗行星。汤博后来回忆起这通电话时说道，“我当时告诉他我非常欢迎他们的造访，尽管这将会是一次漫长而寒冷的旅行。”正是这通电话，才有了一系列的冥王星探索计划，最终迎来了新视野号。
2000年12月，新疆界项目的竞争者之一、霍普金斯大学应用物理实验室太空部负责人斯塔马蒂奥斯·“汤姆”·克里米吉斯（Stamatios "Tom" Krimigis）与艾伦·斯特恩（Alan Stern）一起组建了新视野号团队。斯特恩是项目的主要负责人，克里米吉斯称之为“冥王星行动的化身”。新视野的设计方案多是基于斯特恩此前的研究工作——冥王星350，其团队成员则包含了大多数“冥王星-柯伊伯快车”项目成员。最终，新视野号成为入选美国航天局计划的五个候选方案之一。而在2001年6月，它更是闯进了决赛开始接受为期三个月的概念研究。
它的终极对手是由科罗拉多大学拉里·埃斯波西托（Larry W. Esposito）主导、喷气推进实验室洛克西勒·马丁（Lockheed Martin）和加利福尼亚大学协作设计冥王星及外太阳系探测器方案。这是一个独立的设计方案，但其关于冥王星任务的理念却与新视野号有相似之处。相比之下，有着“冥王星-柯伊伯快车”项目团队及斯坦福大学支持的应用物理实验室更具有竞争优势；就在不久前由该实验室设计制造的会和-舒梅克号探测器成功进入了爱神星（433 Eros）轨道，高调宣布将在着陆小行星后开展科学和工程研究。
新视野号初期概念图。首个冥王星项目，由应用物理实验室和艾伦·斯特恩主导。（图源：维基百科）
2001年11月，新视野号正式入选“新疆界计划”开始筹措项目经费。然而，由布什政府新任命的航天局新任执行官辛·奥基福（Sean O'Keefe）却对该项目持反对态度，并通过将其排除在03年航天局预算的方式取消了项目。时任航天局科学任务理事会副会长的艾德·维乐尔（Ed Weiler）提出，假如新视野号计划能够出现在《行星科学十年调查》——由美国国家委员会汇编、反映科学界声音的优先级“愿望清单”上，斯特恩就有足够理由去游说议员为新视野号筹措经费。
在经历了激烈的拉票竞选之后，2002年夏出版的《2003-2013科学十年调查研究》将新视野号项目列为科学界认为最值得探索的中型项目之首；其优先级高于月球项目甚至木星项目。维乐尔称，这是一个让政府无可辩驳的好结果。报告的出版保障了新视野号的经费来源，斯特恩团队终于可以开始构造探测器实体，并计划于2006年1月完成发射，在2015年完成冥王星登陆。爱丽丝·鲍曼（Alice Bowman）被任命为项目小组负责人。
发射
新视野号发射现场。阿特拉斯5号运载火箭在运载台上（图左），从卡纳维拉尔角空军基地发射瞬间（图右）
2005年9月24日，新视野号宇宙飞船在C-17“宇宙霸王”Ⅲ型战略运输机的运送下到达肯尼迪航天中心，开始一系列的发射准备。初始计划是在2006年1月11日完成新视野号的发射，但先是因阿特拉斯运载火箭煤油箱的孔探检查推迟到了06年1月17日，后又因发射方向的低云层条件、大风、以及无关火箭本身的技术困难等原因再次推迟了两天。
最终在协调世界时2006年2006年1月19日19时，新视野号探测器从佛罗里达卡纳拉维尔角空军基地41号运载台——航天飞船39号发射区正南方发射升空。协调世界时19时04分43秒，二阶段半人马座火箭（Centaur）点火，持续燃烧5分25秒；19时32分半人马座火箭再次点火，燃烧时长9分47秒。19时42分37秒，三阶段运载火箭ATK Star-48B完成点火，持续1分28秒。几次燃烧助推下，探测器以16.26千米/秒（即58536千米/小时或36373英里/小时）的速度顺利进入太阳逃逸轨道。仅仅用了9个小时，新视野号就脱离了月球运转轨道。在发射期的选择上，尽管备选的窗口有2006年2月和2007年2月两个，但只有在06年的首个23天内完成发射才能成功实现木星飞跃。非窗口期内的发射将迫使新视野号沿着一个缓慢的轨道直接飞向冥王星，并推迟5-6年完成冥王星登陆。
新视野号探测器由洛克希德马丁公司（Lockheed Martin）的阿特拉斯V型551火箭（Atlas V 551）运载发射，并载有第三级助推引擎以提升探测器的日心逃逸速度。这是阿特拉斯V型551火箭的首次发射任务，它拥有5级助推器，是所有V型火箭中第一枚配备了第三阶段固体助推引擎的火箭。0级、1级和2级助推器都曾在过往飞行任务中出现过，而5级助推则是首次出现。AV-010号火箭离地升空时重量为573160千克（约合1263600磅）。2005年10月24日威尔玛台风来袭时，它曾遭受轻微的损伤，其中一节固体助推器的门直面了台风的冲击。科学家们没有对它进行检修和重新测试，而是用一节同型号的助推器进行了替换。
此次发射同时向火箭发射指挥官丹尼尔·赛罗孔（Daniel Sarokon）表示致敬，空间计划项目组称他是太空旅行史上最有影响力的人物之一。
冥王星趋近
冥王星和冥卫一卡戎，左由拉尔夫望远镜（Ralph）摄于2015年4月9日，右由远程勘测成像仪（LORRI）摄于2015年6月29日。（图源：维基百科）
首次远距离观测到冥王星是在2015年1月4日。在这一天，即使是远距观测成像仪加上拉尔夫望远镜所拍摄出的冥王星也不过只有几个像素宽。研究员们利用拍摄到的冥王星及背景星空图协助任务导航器做好发动机的航向修正，从而对新视野号向冥王星逼近的行进轨线实现精准的修正。2015年1月15日，美国国家宇航局简要更新了新视野号临近和离开冥王星的时间线。
2015年2月12日，宇航局公布了冥王星的新图片（由逼近中的新视野号探测器摄于25号到31号）。刚开始拍摄时，新视野号距离冥王星尚有2.03亿千米（即1.26亿英里）。照片展示了冥王星和其最大的卫星，冥卫一卡戎。但由于曝光时间过短，其他更小的更暗的卫星没有出现在照片上。
2015年1月27日至2月8日期间，科学家们收集了一系列关于冥卫二尼克斯和冥卫三海德拉的照片，此时的探测器距离冥王星2.01亿千米（1.25亿英里）远。冥王星和卡戎因曝光过度在照片中间揉成了一团。右侧的图片经过了处理，去除了作为背景的星空。更小一些的两个卫星，冥卫四可鲁贝洛斯和冥卫五斯提克斯直到4月25日才出现在照片上。5月11日开始对可能造成探测器损伤的环状物或卫星展开搜索，这些潜在的危险可以通过改变航线加以避免。
此外，团队还在2012年8月21日宣布，2015年1月新视野号逼近冥王星期间，他们将尝试对7500万公里（0.5个天文单位）外的柯伊伯带小行星VNH004（现已正式命名为2011 KW48）开展远程观测。尽管因距离过于遥远无法获取清晰的行星表面特征或进行光谱分析，但却不妨碍开展相位曲线或是卫星搜索等地球上无法进行的天文观测。他们还计划在15年6月开展第二颗小行星的观测，第三颗则安排在飞跃完成后的9月。而在整个2018年，他们希望能够展开一系列的行星观测。来自2015年4月15日的照片显示了疑似冥王星的极冠。
软件故障
2015年7月4日，新视野号发生软件异常故障进入安全模式，在此期间探测器不再执行科学观察，直到工程师将故障解决。7月5日，美国宇航局宣布故障是因控制飞跃的指令序列时序出错引起的，探测器将于7日恢复科学观测任务。因本次故障导致的天文观测中断不会对主要观测任务造成影响，对于其他观测任务的影响也是极为微小的。
探测器的时序错误是在同时执行两项任务——压缩已获取数据为后续更多数据腾出空间及对后续的指令时序进行第二次备份——时因为主计算机的过载造成的。当探测器检测到过载，就按照程序设定从主计算机切换到备用计算机，进入安全模式，并向地球发回紧急信号。7月4日下午，工程师接到求助信号，与探测器取得联系获取更多的故障信息并成功解决了问题。最终的解决方案是他们认为该故障仅可能发生在探测器逼近的准备阶段，而因为在后续的过程中再无类似的程序设定，该故障不会再次发生。
邂逅冥王星系统
艾伦·斯特恩与团队庆祝新视野号成功飞跃冥王星（图源：维基百科）
协调世界时2015年7月14日11时49分，新视野号到达冥王星临近点，此时探测器与冥王星表面距离12472千米（7750英里），中心距离13658千米（8487英里）。地球收到冥王星附近的遥测数据确认新视野号成功完成飞跃是在22小时之后的协调世界时2015年7月15日0时52分37秒，考虑到探测器朝向冥王会引起无线电静默，这一时间差在预计之中。执行团队此前曾预测探测器在执行冥王星飞跃的过程中将有万分之一的几率毁于空间碎片碰撞，而导致地球端无法接收到数据。地球接收到冥王星邂逅的首批细节数据是在第二天，但因只有2千字节每秒的下行速度，完整的数据包下载足足花费了15个月，而对这批数据做出分析则将花费更多的时间。
科研目标
新视野号的科研目标按优先顺序分成了三组。“首要”组要求必须全部完成，“次要”组不做强求但希望能够实现，“第三顺位”组则归入心愿级别，可因前两类冲突而跳过。考虑到新视野号的质量要求与行程规划无法兼顾磁力计，而且冥王星太阳风探测器（SWAP）和高能粒子谱仪（PEPSSI）可以直接对冥王星附近的磁场进行探测，探测冥王星磁场的任务目标就被搁置了。
首要目标（必须完成）
描绘冥王星与冥卫一卡戎的地质与形态
确定冥王星与卡戎的地表化学成分
描述冥王星的中性（非电离态）大气和逃逸速度
次级目标（期待完成）
探究冥王星表层和大气的时变性
识别立体图像中的冥王星和卡戎选中区域
绘制高清晰度的冥王星和卡戎明暗界线
绘制冥王星和卡戎选中区域的高清晰度化学组成
明确冥王星的电离层（大气上层）及其与太阳风的相互影响
寻找大气层中的无电荷化学种，诸如分子氢、碳氢化合物、氰化氢以及腈类等
搜寻卡戎的大气层
确定冥王星和卡戎的辐射球面反照率
测量冥王星和卡戎的表面温度
测量任一外层卫星的表层性质：尼克斯、海德拉、可鲁贝洛斯和斯提克斯
三级目标（希望完成）
描述冥王星和卡戎的高能粒子辐射环境
优化冥王星和卡戎的体积参数及轨道参数
寻找其他卫星或环状物
“新视野号的冥王星飞跃任务取得了圆满成功，甚至实现了在很多情况下超越美国航天局和国家科学院制定的冥王星勘测任务。”
作者: wikipedia
FY: 王皮鞋
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