这张由NASA的新视野号航天器拍摄的高分辨率图像结合了蓝色、红色和红外图像，显示了冥王星上被称为斯普特尼克平原（Sputnik Planum）的明亮区域，发现其富含氮、一氧化碳和甲烷冰。（图片来源：NASA/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究院）

NASA的新视野号（New Horizons）航天器进行了人类首次也是唯一一次冥王星系统的飞越，并于2015年7月达到这个遥远世界的最近距离。

继续航行，探测器于2019年1月1日飞越了位于海王星之外的柯伊伯带（Kuiper Belt）中的一个柯伊伯带天体（KBO）——阿罗科斯（Arrokoth）。柯伊伯带中还有许多其他冰冷的世界，它们是我们太阳系形成时的天体遗留物。

对于新视野号来说，更多探索科学的收集正在地平线上。

无价的观测

去年年底，美国国家科学院（U.S. National Academies）发布了一项名为“太阳和空间物理的下一个十年：探索和保护人类在太空的家园”的研究，指出“关键挑战是继续接收来自新视野号和旅行者号（Voyager）航天器的无价观测，这些是获取外太阳圈和太阳圈泡外环境第一手知识的唯一手段。”

该报告还指出，“向外移动，太阳系的边界是太阳的影响减弱并被星际环境取代的地方，还有很多东西有待发现。”

新视野号首席研究员艾伦·斯特恩（Alan Stern）来自科罗拉多州博尔德的西南研究院（Southwest Research Institute）表示，太阳圈十年报告因多种原因而重要。“这是社区对新视野号科学在该领域的重要性和独特性的完全独立验证，”他告诉Space.com。

斯特恩表示，新视野号正准备穿越太阳的“终端激波（termination shock）”，在那里太阳风减速并在撞击星际介质时变为亚音速。

这张原始柯伊伯带天体阿罗科斯的合成图像是由NASA的新视野号航天器在2019年1月1日飞越该天体时获得的数据编制而成。图像结合了增强的颜色数据（接近人眼所见）和详细的高分辨率全色照片。（图片来源：NASA/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究院/罗曼·特卡琴科）

猜测游戏

尽管新视野号现在处于休眠模式，斯特恩表示，航天器仍在全天候收集太阳物理数据，并将这些数据存储在机载固态存储器中——基本上是一个大闪存驱动器。

“我们在去年10月3日进入休眠模式。今年4月2日我们将退出该模式。醒来后，我们会将积压的新视野号数据传输到NASA的深空网络，”斯特恩说。

“但实际穿越终端激波的时间是一个猜测游戏。没有人能完全预测，但可能最早在2027年……我们希望那时保持警惕，以免错过它，”斯特恩指出。

与此同时，新视野号状态良好。“航天器上没有任何损坏，它携带的七个仪器也都运作良好，就像发射时一样，”他补充道。

描绘太阳圈的示意图，太阳风在太空中雕刻出的巨大磁泡。（图片来源：NASA/沃尔特·费默）

燃料表显示低

但新视野号的推进剂不足。“这意味着我们必须节省燃料。任何燃料的消耗都不会让我们飞越新的柯伊伯带天体，因此降低了飞越的几率，”斯特恩说。

燃料紧张意味着斯特恩除了首席研究员的头衔外，还采用了一个新头衔：“首席燃料囤积者”。

关于航天器的电力和数据传输，长距离航天器状态良好。其核电系统可能会持续到2050年，斯特恩建议。

那么，新视野号能否飞越另一个遥远的柯伊伯带天体？

可能，如果任务能得到地球观测台的帮助，特别是即将上线的维拉·C·鲁宾天文台（Vera C. Rubin Observatory）。鲁宾天文台在新视野号可达飞行路径上检测到的柯伊伯带天体将“显著提高飞越的几率，”斯特恩补充道。“但这是一场大海捞针的搜索，”他补充道，“即使使用世界上最好的工具。”

未解的问题

与此同时，由大约十二名科学家和工程师组成的新视野号太阳物理团队专注于在外太阳圈进行的航天器测量，来自加州大学伯克利分校空间科学实验室的安德鲁·波普（Andrew Poppe）说。他是新视野号任务的共同研究员和太阳物理科学负责人。

波普告诉Space.com，该团队正在为新视野号穿越终端激波做准备，这是我们太阳圈与星际空间之间的关键外部边界之一。

“旅行者号航天器都穿越了这个边界，并揭示了大量新的物理现象，”他说。“然而，由于旅行者号仪器的某些限制，关于一种被称为‘拾取离子’的离子群体的关键问题仍未得到解答。”

波普补充道，自旅行者号测量以来，越来越清楚的是，这些拾取离子实际上可能主导了能量和动量在终止激波的传递。

新视野号首席研究员艾伦·斯特恩，来自西南研究院。（图片来源：NASA/乔尔·科夫斯基）

首次测量

幸运的是，新视野号携带了关键仪器——冥王星周围的太阳风（Solar Wind Around Pluto，SWAP）和冥王星高能粒子光谱仪科学调查（Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation，PEPSSI）——将进行这些关键拾取离子在外太阳圈和终止激波的首次测量。

“考虑到这一点，新视野号太阳物理团队一直在规划具体的仪器观测模式，规划数据下行预算（从60多个天文单位进行这项工作并不容易！），并与更广泛的外太阳圈理论社区合作，为新视野号即将返回的突破性测量做好准备，”波普说。

总体而言，新视野号团队谦逊地追随旅行者号的脚步，波普说，“但我们非常兴奋地为我们称之为‘家’的太阳圈外边界提供首创的测量。”

历史性的遭遇

终端激波本身的穿越可能短至10分钟，约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（Applied Physics Laboratory，APL）新视野号项目科学家庞图斯·布兰特（Pontus Brandt）说。

“但随着激波在航天器上来回移动，可能会有多次穿越，肯定会是新视野号的另一次历史性遭遇，”布兰特说。

“终端激波遭遇的数据将是全球空间物理学家渴望了解这个巨大边界如何运作的宝库，”布兰特告诉Space.com。“像旅行者号和新视野号这样的开创性任务的所有这些发现教会了我们对超越的了解是多么有限，并为未来专门的星际探测任务铺平了道路，”他说。

探索的本质

布兰特强调了新视野号探索的另一个可能的额外收获。

“我认为我们可能只看到了柯伊伯带的冰山一角，它可能比我们想象的要更广阔，”布兰特说。

“航天器测量到的尘埃撞击不断增加，打破了我们对‘柯伊伯悬崖’的所有预期。人们必须始终给自己发现的机会，”布兰特补充道，“这是探索的本质。”

几年后，新视野号很可能会发现自己处于柯伊伯带的新区域，布兰特建议。这将是“行星科学的历史性机会，对理解系外行星系统具有重要意义。”

新的惊喜

作为“第一响应者”和航天器记录保持者，新视野号已经记录了历史性的观测，成为第一个近距离探索冥王星及其卫星的航天器。此外，经过九年的旅程，探测器在2019年飞越了其第二个主要科学目标，快速飞越了柯伊伯带天体阿罗科斯，这是迄今为止近距离检查的最遥远的天体。

新视野号的发现将在即将于今年7月在APL举行的冥王星飞越科学会议的10周年纪念活动中成为焦点，APL设计、建造并运营新视野号航天器，并为NASA管理该任务。

“我们正在汇集自新视野号飞越以来所学到的一切。不仅来自航天器，还包括哈勃太空望远镜、詹姆斯·韦伯太空望远镜以及地球观测，”斯特恩说。“所以请继续关注。我打赌会有一些新的惊喜！”