美国的“新边疆”计划

太阳系是从一团叫作星云的弥漫物质中演变而成的。其中太阳消耗了这片星云中99.8%的物质，而剩下的物质则以气体和尘埃的形式环绕太阳组成了一个稀薄的盘，盘中的物质在万有引力的作用下各自聚集成了行星、卫星、小行星和彗星。科学家推测，在盘的内侧，太阳使物质变得非常热，只有熔点高的金属和硅酸盐能在那样的地方存在并渐渐聚集成固体的行星，即水星、金星、地球和火星，这些行星的位置决定了它们的个头不可能很大；在盘的外侧，太阳的热力不足以“吹散”附着在星体上的气体分子，因此，那里的行星可以“长”得很大，木星、土星、天王星和海王星都是如此。在火星和木星之间以及海王星轨道之外，还存在着大量小天体，它们是未能形成大行星的残留物，分别被称为小行星带和柯伊伯带天体。

2003年，美国航空航天局提出了探索太阳系的“新边疆”计划，其中的两个项目是探索木星和冥王星，第三个项目就是发射小行星探测器“奥西里斯-Rex”，探索近地小行星1999RQ36。

╱飞往柯伊伯带的“新地平

线”号

在太阳系外缘，飘浮着很多遗留物，冥王星就是其中一个较大的个体。冥王星及其附近的柯伊伯带天体是“新边疆”计划的探索目标。

冥王星发现于1930年，在很长一段时间里，人们都认为冥王星是太阳系的第九大行星。开始的时候，人们以为它的直径有6000千米至10000千米，后来经反复观测验证，才明白它的直径只有2300千米，比月球还小，而且它由冰和岩石组成，又在一个偏心率很高的公转轨道上运行。这些特点很像一颗彗星或者小行星。接下来，人们又在海王星轨道之外发现了越来越多和冥王星相似的天体。2005年，人们发现了阋神星，它的直径为2400千米，比冥王星更大。次年8月24日，国际天文学会通过投票做出决定，宣布冥王星不再是一颗大行星，而是一颗“矮行星”，即具有与行星相同的品质，呈圆球形，但不能清除自身轨道附近的其他物体的行星。

此时，一艘冥王星探测器已在太阳系中飞行了7个多月，它就是2006年1月19日发射的“新地平线”号。

发射“新地平线”号探测冥王星是“新边疆”计划的项目之一。在冥王星轨道附近，有一个分布着大量冰状天体的地带，它的外边缘延伸到距太阳50个天文单位的地方，这就是柯伊伯带。柯伊伯带是太阳系中一个巨大的谜，研究柯伊伯带天体是“新地平线”号此行的一项重要任务。

冥王星被发现后，人们陆续在冥王星周围发现了卫星。冥卫一被发现于1978年，它很小，但作为一颗卫星，又大得和冥王星不成比例。冥王星的直径为2300千米，而冥卫一的直径达到了1200千米，它们的运行方式更像是一对绕着对方运行的双星。2005年5月至2013年7月，哈勃空间望远镜又陆续发现了冥王星的其他4颗卫星，它们都比冥卫一小得多。冥王星有一层稀薄的大气，其主要成分为氮、甲烷和一氧化碳。

冥王星和它所在的柯伊伯带是太阳系的处女地，人类的航天器还从来没有近距离探测过它们，但“新地平线”号即将改变历史。它将近距离飞越冥王星，并考察冥卫一和冥王星的其他卫星，然后径直进入柯伊伯带，考察一两个柯伊伯带天体。从出发到抵达目的地，它的行程长达48亿千米，耗时9年。现在，“新地平线”号刚刚越过海王星轨道，将于2015年7月抵达冥王星，2016年开始考察柯伊伯带天体。

╱“朱诺”的使命

木星是一颗典型的气体巨行星。“先驱者10”号、“先驱者11”号、“旅行者1”号和“旅行者2”号都对木星和它的卫星进行了考察。“旅行者1”号还发现了木星环。

1989年10月18日，“亚特兰蒂斯”号航天飞机将专门用于探测木星的行星探测器“伽利略”号送入太空。“伽利略”号由轨道器和子探测器两部分组成，于1995年抵达木星。1995年7月13日，“伽利略”号释放了子探测器，以探测木星的大气层。

木星有浓密的大气层，主要成分是氢、氦、氨、甲烷和水汽等。大气层下面是木星的主体，由氢和氦组成，那是一个在巨大的大气压力和低温下形成的液化氢海。人们推测，氢海之下可能有一个固体的内核。

“伽利略”号共飞行了46亿千米，向地球传回了14000张图片。它的继承者是新的木星探测器“朱诺”。“朱诺”有三块巨大的太阳能电池板，每块的长度接近10米，这使它看上去像一个巨大的“太空风车”，也使它能够只依靠太阳能就可以在太阳系中飞行32亿千米。木星离太阳约8亿千米，在那里，“朱诺”能得到的阳光仅为地球附近的1/25，所以它的太阳能电池板必须是高效的，所有的仪器也必须高度节能。除此之外，“朱诺”还要承受来自木星辐射带的强烈辐射，这也是一个严峻的考验。

启程于2011年8月的“朱诺”将在太空中飞行5年，行程超过7亿千米。如果一切顺利，“朱诺”将在2016年8月抵达木星。此后，“朱诺”将环绕木星飞行至少32圈，在木星轨道上对这颗气体巨行星的形成、进化和结构进行广泛的研究。预计2017年10月，“朱诺”将完成使命，坠向木星。

╱飞向小行星带的“奥西里斯-Rex”

“奥西里斯-Rex”预计于2016年秋季启程，2019年靠近近地小行星1999RQ36。这时，它要进入一个距1999RQ36不足5000米的轨道，并为这颗小行星拍照。接下来，“奥西里斯-Rex”要根据了解到的小行星的地表情况，尽可能地接近它选定的地面，然后伸出机械臂在小行星上抓取一块表面土壤。大约在2023年，它将把这块土壤带回地球。

1999RQ36的直径约550米，其轨道与地球轨道相交，很容易撞上地球。当一颗小行星距离地球不足750万千米时，它就被认为太靠近地球了。在2135年，1999RQ36与地球最近时距离将不足30万千米。不过，这并不是“奥西里斯-Rex”的研究重点。

小行星表面的风化层像毯子一样覆盖在小行星上。当阳光照到风化层上时，风化层会吸收阳光中的能量，再将这些能量以热的形式释放到太空中。这个过程会对小行星产生一些推力。这种推力虽然微小，但长期作用在小行星上，就足以改变小行星的旋转状态并使小行星偏离轨道。

“奥西里斯-Rex”希望通过对1999RQ36上表面物质的研究，了解小行星的组成和来源，从而探索太阳系起源之谜。