飞往冥王星

　　2015年7月14日20点52分，美国马里兰州劳雷尔市的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的控制中心挤满了人。这间不算大的办公室，摆满了显示屏，人们或站或坐，都紧张地盯着眼前的仪表显示屏。

　　经过9年的等待，这是“新视野号”科研团队最期待的时刻。为确保探测器集中精力工作，控制中心已经有21个小时没有与它联系。此时，“新视野号”与地球相距50亿公里，即便是光，也要4个半小时才能穿过其间的茫茫星空。探测器是否仍在正常运转，科研团队对此一无所知。

　　“已成功锁定探测器。”项目运营主管爱丽丝·鲍曼通过麦克风宣布。她桌上有只小熊吉祥物，这只小熊，是“新视野号”在这间办公室里的替代物。

　　办公室里只听得到沉重的呼吸声，摄像师在各个座位间穿梭，力图记录下每位工作人员严峻的表情。煎熬并没有持续多久，1分钟后，鲍曼宣布：“已成功锁定遥测数据。”

　　“哗——”控制中心全体人员鼓起掌来。在确认无线电频率、导航、推力、电源、温度等参数均正常后，鲍曼缓缓站起身来，郑重地对麦克风另一端的项目首席科学家艾伦·斯特恩宣布：“数据接收成功，探测器运转良好。”

　　话音刚落，斯特恩高举双臂，从门外冲了进来，他的脸因兴奋而涨红了，他一把抓起小熊手中的美国国旗，向众人挥舞着，与每个人热烈地握手、拥抱。

　　从2006年1月19日“新视野号”顺利升空至今，时间已过去了9年;从2001年11月29日“新视野号”正式立项至今，已近15年。对于“新视野号”团队的很多成员来说，这个拼尽全力，在黑暗无尽的星空中一刻不停地飞奔9年，只为与冥王星“对视”一眼的项目，几乎耗去了他们所有的科学生命。

　　X行星

　　一切要追溯到1989年5月5日。

　　在科罗拉多大学波尔得分校攻读博士学位的艾伦·斯特恩，遇见了美国国家航空航天局（以下简称NASA）行星探索部主管杰夫·布里格斯。艾伦问道：“为什么不建立一个探索冥王星的任务？”布里格斯回答：“因为从来没有人跟我提过这个。这主意听上去很棒，要不我们试试？”

　　尽管那时人类发现冥王星已近70年，但科学家们还普遍没有探索冥王星的兴趣。

　　1930年，一个名叫克莱德·汤博的24岁的小伙子，依靠新型天文观测仪器和远超常人的细心，通过比对不同天区的照片底片，发现了一颗距日极远、光芒暗淡的行星。

　　这个发现十分鼓舞人心。人类上第一次确定太阳系的最远行星——海王星的时间，是1846年。在这84年间，通过计算天王星和海王星的轨道，许多天文学家推测在海王星之外，还有一颗行星，美国天文学家帕西瓦尔·罗威尔甚至已为之命名：X行星。遗憾的是，这颗行星始终没有被观测到。

　　根据一个英国11岁小女孩的建议，这颗行星被正式命名为“冥王星（Pluto）”。“Pluto”是罗马神话中的冥神，传说他可以使自己隐身，让人难以发现。

　　冥王星自此取代了海王星，成为人类认为的太阳系的远端，然而，人类对它的好奇心，也因此而停滞了。

　　事实上，就在艾伦与杰夫相遇的那一天，美国“旅行者2号”探测器正在执行其探索外太阳系的任务。1989年8月25日，“旅行者2号”探测器飞越海王星，拍下并传回了第一组清晰的海卫一的照片。但是，由于当时主管项目的科学家们对冥王星不感兴趣，本可以“顺便”拜访一下冥王星的“旅行者2号”没有调转航向，直接奔出了太阳系。

　　艾伦很难描述他为什么对冥王星有这样大的兴趣。“我从小就对这些感兴趣。”在NASA于2015年发布的纪录片《冥王星之年》中，他回忆说，“之后便一直沉浸于此。”

　　幸运的是，他并不是唯一一个对冥王星感兴趣的人。当行星科学发展到20世纪90年代，太空探索技术已允许人类去造访更遥远的宇宙空间，一批对未知宇宙充满无限好奇的年轻人聚集起来，讨论哪里将是太空探索的新边界。

　　在“旅行者2号”项目结束后，答案呼之欲出——冥王星。

　　“冥王星就在那里，这就是驱使我的最大动力。”团队的元老级成员马克·布伊在《冥王星之年》中回忆道，“因为我们对它知道得实在是太少了。”

　　艾伦·斯特恩、马克·布伊等年轻人开始自发地团结起来，为实现探索冥王星的任务做准备。这个小小的年轻科学团体后来被人们戏称为“地下冥王星党”。也正是以这个小组为核心，孕育出了十多年后的“新视野号”项目。

　　这就像对太阳系的考古发掘

　　为获得NASA的认可，从1989年开始，“地下冥王星党”将心血耗费在了两件事情上：意义和成本。

　　自1930年被发现以来，冥王星在“九大行星”中一直是一个特殊的存在。它既不像“第一区”的水星、金星、地球和火星那样是岩石星球，也不像“第二区”的木星、土星、天王星和海王星那样是气态巨星，包裹在零下228℃寒冰中的冥王星，与前两者都不相同，它是太阳系的“孤儿”，在太阳系边缘，沉默地运行着。许多人认为，对冥王星的探索无法为人类研究地球提供借鉴。

　　1951年，美国天文学家杰拉德·柯伊伯推测，海王星和冥王星并不是太阳系的边缘，而是还存在一个由其他天体组成的盘。天文学界之后将这个区域命名为“柯伊伯带”。但直到斯特恩团队开始酝酿探索项目，“柯伊伯带”仍然只停留在人们的想象中。

　　转机出现在1992年。天文学家首次在柯伊伯带发现了一颗小行星，接着，越来越多的柯伊伯带小行星被发现，至2006年“新视野号”发射升空前，人类在柯伊伯带总共发现了超过1000颗小行星，并预测这一区域的小行星总量可能超过10万颗。

　　柯伊伯带的发现修正了人类对太阳系形成的推测。根据电脑模拟，天文学家认为，柯伊伯带应在太阳系诞生之时便已存在，那时它距离太阳更近。海王星的出现，将柯伊伯带抛向了太阳系边缘，同时也将许多太阳系形成之初便存在的物质冰封了起来，它们共同构成了太阳系的“第三区”。而冥王星作为已知的柯伊伯带的最大行星，对它的成功探索则意味着可能打开了一扇进入柯伊伯带的大门。

　　艾伦·斯特恩曾在接受媒体采访时指出：“探索冥王星和柯伊伯带就像是在太阳系的新大陆进行考古发掘工作，可以窥探到太阳系行星形成的最初状态。”

　　探索冥王星的科学意义，也随着“地下冥王星党”不间断的科学发现而逐渐突显出来。

　　1985年到1990年间，正是冥王星与其卫星卡戎交替从对方面前经过的时期，天文学上称为“行星互掩现象”。利用在这一过程中捕捉到的光影变化，马克·布伊和其他天文学家制作出了第一张冥王星地图。地图显示，在整个太阳系中，只有两个天体的地表对比度最大，冥王星就是其中之一。

　　随后，马克·布伊又借助哈勃空间望远镜，第一次用直接成像法观测到了冥王星的地表。

　　2005年，艾伦·斯特恩和另一名团队成员哈尔·韦弗利用哈勃空间望远镜再次仔细观察了冥王星和其卫星卡戎，在其周围又发现了两颗暗淡的卫星。到2012年，其他科学家的发现使得冥王星的卫星数量增加到了5颗。

　　探索冥王星的任务被NASA逐步提上议事日程。

　　20世纪90年代末，NASA曾制订了一个名为“冥王星-柯伊伯快车”的探测计划，原计划2004年12月18日发射探测器，主要探测冥王星、卡戎及其他柯伊伯带天体。然而，由于研制经费超支，NASA宣布取消该计划。

　　消息一公布，激起众多天文学家强烈抗议，也包括“地下冥王星党”成员。他们四处游说，美国行星学会甚至发起了“拯救冥王星计划”。

　　从单挑，到联盟

　　2000年12月20日，NASA宣布将重新论证“冥王星计划”，不过他们不打算采用原来的探测方案，而是在全球公开征集新的探测方案。

　　NASA提出了两项苛刻的要求：一是必须在2015年前抵达冥王星，二是经费必须低于5亿美元。申请提交截止时间是2001年3月19日。这意味着，所有的前期设计工作只有不到3个月时间。

　　“地下冥王星党”自然不能放过这个机会。一支以艾伦·斯特恩为首的西南研究院团队几乎从一开始就积极准备起来。他们的对手有4家科研机构，其中包括著名的喷气推进实验室（JPL），后者已经成功探索过除冥王星和地球以外的所有太阳系七大行星。

　　为了既保证项目的科研价值，又不超出预算，团队只计划了三项基本任务：分析冥王星和卡戎的地质和形态特征;绘制冥王星和卡戎的地表成分图;弄清冥王星的大气流失速度。此外，他们还计划探测冥王星的高能粒子环境、磁场、电离层、太阳风等方面的数据。

　　但第一轮设计成本核算下来，远远超过NASA所能承受的经费范围。

　　如何缩减成本成了团队的一块心病。

　　就在团队陷入困境之际，同样对探索冥王星有浓厚兴趣的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（以下简称APL）找到了斯特恩，希望与他联手，共同争取NASA的资金支持。

　　APL在太空探索领域的成熟技术，使得项目运行的最终成本被压缩为7亿美元，在NASA的承受范围之内。当然，科研内容也有所缩水。林斯科特说：“最初设计的磁感应器被取消了，令人遗憾，但这总比项目被取消好多了。”

　　就在提交申请的最后时刻，探测器也有了自己的名字——“新视野号”。据林斯科特透露，这个名字是斯特恩在慢跑中想到的，他这样向大家解释其含义：踏入崭新的世界，领略别样的风景。

　　艰难起航

　　然而，开启崭新世界的旅程远不是通途大道。

　　就在NASA的项目申请截止期前一个多月，2001年2月6日，刚刚组建一个月的布什政府公布了新的财政预算案，宣布取消对NASA探索冥王星任务的支持，转而扶持探索木卫二的任务。

　　尽管已处于项目研制的最后阶段，新视野团队成员还是抽出时间，与JPL共同游说国会，动员所有熟识的议员，大力宣传探索冥王星的意义。一周的努力之后，国会通告NASA：必须继续冥王星探索任务。

　　2001年4月6日，NASA宣布新视野团队和JPL团队进入最终角逐，将于当年9月18日进行最后的论证。2001年11月29日，NASA宣布：“新视野号”探测方案最终胜出。

　　谁也没想到的是，仅仅在2个月后，2002年1月，布什政府再次宣布取消冥王星探索计划。这一次，新视野团队决定走群众路线。他们建立了一个请愿网站，用英语、法语等8国语言，恳请全球民众“为地球发声”，最终收集到了1万余份来自世界各地的签名。美国国家科学院也不甘示弱，集体决定，将对柯伊伯带的探索列为最优先的科研任务。

　　经过1年多的反复拉扯，2003年2月，布什政府终于正式批准了对“新视野号”探测项目的支持。而此时，距离探测器发射升空的最佳时间，已经不到3年了。

　　为了使探测器能够获得最大飞行速度，发射“新视野号”将采用美国推力最大的“巨神”运载火箭，它将给予探测器16千米/秒的飞行速度。这是地球太空探测器的最快速度，只需9小时便可抵达月球轨道，而同样的距离，“阿波罗号”飞船当年用了3天时间。

　　但为了在2015年抵达冥王星，这一速度仍然不够。从20世纪70年代起，美国的太阳系探测计划还普遍采用向木星“借力”的方法，即在穿过木星轨道时，利用木星清空轨道的巨大力量，被其“甩”出去，使探测器获得一个新的加速度。

　　为了满足这两个条件，“新视野号”的发射时间需控制在2006年1月11日至27日之间，若在此之后，向木星“借力”的效果将大幅减弱。若在1月29日发射，2016年6月12日才能抵达目的地;若发射时间晚于2月2日，便完全无法“借力”，“新视野号”就要用12年才能完成漫长的飞行。

　　2005年9月，“新视野号”已在美国航天发射中心整装待发，2006年1月11日至2月14日每天的发射时间表都已提前排好，然而意想不到的变故又发生了。

　　在远离太阳的深空，探测器无法依靠太阳能供电，“新视野号”设计搭载了一个小型的核反应堆，作为科研设备电源。

　　发射时间终于确定在美国东部时间2006年1月17日13时24分。但“新视野号”的磨难还没有结束。一次是地面突刮强风，另一次是位于约翰·霍普金斯大学应用物理实验室控制中心突然停电，发射被两度推迟。直至1月19日14时，斯特恩和他的团队终于目送“巨神”火箭将“新视野号”送往外太空，向它挥手告别。

　　“如果‘新视野号’是一只猫，它可能已经死了。”斯特恩后来回忆时表示，“因为猫也只有9条命。”

　　9年星途

　　然而，7个月后，一个始料未及的科学决定发生了。

　　2006年8月24日，国际天文联合会（IAU）为行星重新做出定义，并将冥王星踢出“九大行星”之列，降格为“矮行星”。

　　艾伦·斯特恩对此大为不满。2010年2月18日，他接受太空科学网站Earth&Sky采访时表示，他从小学到的就是太阳系有九大行星，科学家也陆续发现了上千颗和冥王星一样的星球，IAU应该将这些星球都囊括进行星队伍，而不是简单粗暴地减少行星数量。“这些星球有地心、有大气层、有四季变化、有极地冰冠、有卫星，除了质量大小之外，我看不出它们与IAU认可的行星有什么区别。”斯特恩说，“吉娃娃再小也是狗。”

　　升空13个月后，“新视野号”顺利抵达木星轨道，并被木星加速“推”向冥王星。之后，为节省能源和运营成本，“新视野号”进入“休眠”状态，大部分设备自动关闭，只是每周会定时向地球控制中心发送一个“平安”信息，并在每年固定的时间“苏醒”50天，进行“年检”。

　　在只能间断接收到信号的9年间，“新视野号”以一种特殊的方式存在于控制中心——一只棕黑色的泰迪熊玩偶。探测器沉睡时，团队便给它戴上睡帽，盖上被子，让它睡觉;探测器苏醒时，它便头顶彩色聚会尖帽，端坐在项目运营主管鲍曼的办公桌上。

　　2013年7月5日，飞离地球7年半后，“新视野号”被唤醒，开始了为期9天的任务预演。“我们开启了所有的科研设备，把将对冥王星进行的任务全部排练了一遍。”申克说，“这是我们最后一次更正错误的机会。好在预演进展顺利，没有发现任何潜在的问题。”

　　2014年12月6日，“新视野号”正式结束“休眠”，并于2015年1月15日进入工作状态。此时，它已经距离地球48亿公里。

　　2015年7月14日，经过9年的漫长等待，“新视野号”终于向地球传回了第一张高清晰度的冥王星照片。人们不仅第一次直接看到了这颗“能够自我隐身的冥神”的真面目，而且惊讶地发现，这颗遥远而神秘的星球上，竟然有一块明显的心形地貌——它很快被命名为“汤博区域”，以向发现冥王星的克莱德·汤博致敬。

　　最让行星地质学家申克震惊的是冥王星活跃的地质活动。陆续传回的图像显示，冥王星远比人们想象的更加复杂。它的直径比人们预估的要大，而且地表有山峰、冰原等复杂的地貌。

　　在为成功抵达冥王星欢呼过后，新视野团队很快进入到烦琐的分析、整理数据的工作中。

　　2015年7月16日，美国东部时间晚上7点，团队中的科学家詹姆斯·格林在推特上回答网友提问。2个小时内，共收到了276个问题。

　　网友最关心的是“新视野号”的未来规划。格林透露，以目前的资金，“新视野号”可以完成探测冥王星及其卫星卡戎的任务，并可以再探索一颗柯伊伯带小行星，然后只能取决于后续资金的情况。

　　但申克透露说，团队已经决定，将尽一切努力尽可能多地探测柯伊伯带天体，他们还为此发起了“向‘新视野号’捐款”的网络活动。

　　“对我们来说，这是今生唯一的机会。”申克说。

　　才华、耐心与意志，终于成就了人类与冥王星的这次百年相遇，但在林斯科特看来，他更愿意将之归因于梦想的强大力量。“我们聚集在这里，就是因为我们共同怀揣着对冥王星的梦想。”他说。