前言

地平線號(hào)，又名新視野號(hào)，這是一艘由美國(guó)發(fā)射的無(wú)人探測(cè)飛船。2006年1月19日，這個(gè)飛船從地面上起飛，經(jīng)過(guò)的大量的燃料加速，地平線號(hào)被加速到16.26公里每秒，這個(gè)速度已經(jīng)十分接近可以脫離太陽(yáng)系的第三宇宙速度。

我們國(guó)家的嫦娥飛船需要用五天時(shí)間才能到達(dá)月球，而這個(gè)地平線號(hào)只用了9個(gè)小時(shí)就已經(jīng)飛躍月球的軌道之外了。僅從速度上看，至今地平線號(hào)依舊是世界上起飛速度和飛行速度最快的人造飛行器。

地平線號(hào)探測(cè)器

之所以要飛這么快，是因?yàn)榈仄骄€號(hào)的目的地是太陽(yáng)系的邊緣——冥王星和柯伊伯帶。

在離開(kāi)地球后，地平線號(hào)失去能量幫其加速，但是在到達(dá)木星之后，借助木星的重力勢(shì)能進(jìn)行加速，最終地平線號(hào)的速度達(dá)到了20.8公里每秒，這個(gè)速度，相當(dāng)于十秒鐘就跨越一個(gè)城市了。

即便是如此快的速度，地平線號(hào)依舊用了九年五個(gè)月零二十五天才到達(dá)冥王星的運(yùn)行軌道。在對(duì)冥王星進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)收集后，它又馬不停蹄地前往柯伊伯帶，至此才終于抵達(dá)了它的最終目的地。

地平線號(hào)運(yùn)行軌跡

直到現(xiàn)在地平線號(hào)依舊在柯伊伯帶探索著，并且在探索的過(guò)程中將柯伊伯帶的數(shù)據(jù)傳輸回地球，全部數(shù)據(jù)傳輸完共需要十八個(gè)月的時(shí)間。

柯伊伯帶初接觸

用了將近九年半的時(shí)間到達(dá)冥王星后，地平線號(hào)用了一年多的時(shí)間才將冥王星的數(shù)據(jù)傳輸回地球上。

這是因?yàn)閷?duì)于一個(gè)沒(méi)有能量補(bǔ)充的無(wú)人探測(cè)飛船來(lái)說(shuō)，它的信號(hào)發(fā)射裝置無(wú)法傳輸太多的數(shù)據(jù)，而且幾十億公里的距離，即便以光速傳輸，依舊需要好幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間才能將數(shù)據(jù)傳到地球表面，傳輸?shù)倪^(guò)程中信號(hào)還會(huì)被宇宙中的物質(zhì)所削弱。

地平線號(hào)傳回的冥王星地況

就這樣地平線號(hào)一邊傳輸著數(shù)據(jù)，一邊往柯伊伯帶前進(jìn)。在2015年11月2日，它在遠(yuǎn)距離觀察了酆神星，在2016年7月，它又觀測(cè)了創(chuàng)神星。

這兩個(gè)被觀察對(duì)象都屬于外海王星天體。曾經(jīng)在發(fā)現(xiàn)了八大行星之后，科學(xué)家們經(jīng)過(guò)計(jì)算，認(rèn)為第八顆行星海王星的運(yùn)行軌跡不對(duì)勁，應(yīng)該有其他的行星在影響攝動(dòng)了它的運(yùn)行，因此判斷可能還有第九顆行星的存在。

于是天文學(xué)家克萊德·湯博根據(jù)這個(gè)結(jié)論，找到了冥王星的存在。但是直到2005年，鬩神星的發(fā)現(xiàn)推翻了冥王星的行星地位，因?yàn)檫@個(gè)星球的發(fā)現(xiàn)，證明了在海王星之外并不是只有一個(gè)行星攝動(dòng)它的運(yùn)行，而是有許多像冥王星、鬩神星、創(chuàng)神星等矮行星在聯(lián)合影響海王星。

海王星

所以科學(xué)家們認(rèn)為，在海王星之外已經(jīng)不會(huì)再有行星了，這些矮行星其實(shí)是普遍存在于太陽(yáng)系外圍的天體。

冥王星、鬩神星這些屬于其中最大的天體，剩余的還有許多比較小的小行星，這些小行星被太陽(yáng)的引力吸引著，在太陽(yáng)系黃道面的最外圍旋轉(zhuǎn)著。

我們知道，在火星與木星之間，有一圈小行星帶，而柯伊伯帶遠(yuǎn)比小行星帶的范圍要大許多，小行星的數(shù)量和質(zhì)量也要遠(yuǎn)超小行星帶。

但是柯伊伯帶的小行星體積即便都比較小，本身又不發(fā)光，所以人類在地球上是很難觀測(cè)到柯伊伯帶上的小行星的。

柯伊伯帶

但是我們也知道，小行星如果撞擊地球，很有可能會(huì)造成生物滅絕事件，比如六千五百萬(wàn)年前的恐龍滅絕事件，元兇就是小行星。

大家可能會(huì)覺(jué)得柯伊伯帶的小行星都已經(jīng)被太陽(yáng)的重力捕捉鎖定了，因此不會(huì)輕易進(jìn)入到太陽(yáng)系中心。

但是天體的運(yùn)動(dòng)軌跡是十分復(fù)雜的，由于宇宙的廣闊，天體之間的距離很大， 所以大多數(shù)時(shí)間中，柯伊伯帶中的小行星之間都是互不干擾，但是整個(gè)太陽(yáng)系甚至整個(gè)宇宙，沒(méi)有任何一個(gè)物體會(huì)停止運(yùn)動(dòng)的。

實(shí)際上太陽(yáng)此刻也是帶著太陽(yáng)系大大小小的天體在銀河系的獵戶座旋臂中圍繞著銀河系中央的超級(jí)黑洞旋轉(zhuǎn)著。在這個(gè)過(guò)程從，太陽(yáng)系必然會(huì)遇到大大小小的天體，這些天體很有可能會(huì)撞擊到柯伊伯帶的小行星，然后引發(fā)連鎖反應(yīng)。

太陽(yáng)系天體旋轉(zhuǎn)前進(jìn)

這時(shí)，柯伊伯帶的天體就有可能進(jìn)入到太陽(yáng)系內(nèi)側(cè)，對(duì)我們的安全產(chǎn)生威脅。

柯伊伯帶的真實(shí)情況

其實(shí)一開(kāi)始人們是不知道在太陽(yáng)系外圍還有這么多小行星圍繞著的?？茖W(xué)家們?cè)?jīng)認(rèn)為，在太陽(yáng)系的邊緣，會(huì)因?yàn)樘?yáng)引力的減弱，導(dǎo)致無(wú)法留住天體，所以大多數(shù)天文學(xué)家都會(huì)認(rèn)為在太陽(yáng)系的外圍是空無(wú)一物的。

但是經(jīng)過(guò)地平線號(hào)的探測(cè)以及拍下的真實(shí)畫面，現(xiàn)在科學(xué)家們已經(jīng)能夠確認(rèn)那里的確擁有大量的小行星天體。這些小行星的主要構(gòu)成成分是金屬和巖石，還有大量的揮發(fā)成分被凍成固體，然后形成的小行星。

柯伊伯帶小行星

通過(guò)研究地平線號(hào)檢測(cè)的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，組成這些小行星的物質(zhì)來(lái)源主要有三個(gè)：①地外天體被太陽(yáng)引力捕捉；②太陽(yáng)系剛剛形成時(shí)各種天體之間碰撞產(chǎn)生的碎片碎屑；③如氦氣、甲烷、氫氣等原子序號(hào)比較低，比較容易揮發(fā)的氣態(tài)物質(zhì)，逃逸到太陽(yáng)系邊緣后被極低的溫度凍成固態(tài)。

而且在柯伊伯帶的小行星位置并不是一成不變的，它們之間會(huì)發(fā)生碰撞，相互融合或產(chǎn)生更多的碎片，在這個(gè)過(guò)程中，就有可能會(huì)形成體積巨大的小行星甚至矮行星，直到最后甚至?xí)纬上裎覀兩钪牡厍蛞粯拥男行?。毫無(wú)疑問(wèn)，這樣的外太陽(yáng)系都是此前人們無(wú)法想象的。

柯伊伯帶小行星也會(huì)碰撞

為什么要研究柯伊伯帶

作為普通人而言，沒(méi)有多少人會(huì)關(guān)注天上的星星什么時(shí)候會(huì)掉下來(lái)，也不會(huì)有多少人關(guān)注天上的行星有什么成分。我們每天僅僅是為了活下去，就基本要拼盡全力了。

但是這些問(wèn)題我們不考慮，總有人需要考慮的，為了保證整個(gè)地球的安全，所以科學(xué)家們才需要花費(fèi)大量的時(shí)間和資源研究這些問(wèn)題。

探測(cè)柯伊伯帶中小行星的位置和構(gòu)成成分，是我們必須要做的事情，一方面是為了預(yù)防柯伊伯帶上的小行星對(duì)我們?cè)斐赏{，另一方面我們也可以通過(guò)研究柯伊伯帶的小行星構(gòu)成物質(zhì)，分析柯伊伯帶的形成原因，從中了解太陽(yáng)系的形成過(guò)程。

柯伊伯帶能夠解密太陽(yáng)系形成過(guò)程

首先，柯伊伯帶中的被凍成固態(tài)的揮發(fā)物質(zhì)，這些都是地球十分稀缺的資源，比如甲烷，這是一種在生活中比較常見(jiàn)的燃料，在柯伊伯帶卻是固體狀態(tài)只要能將其回收，就能因此獲得大量的燃料，除此之外，在柯伊伯帶還有大量的水冰和氨冰等等物質(zhì)，這些都是人類活動(dòng)需要的資源。

在太陽(yáng)系邊界收集資源當(dāng)然是一件難度極高的事情，我們此時(shí)此刻最應(yīng)該做的其實(shí)是標(biāo)記好柯伊伯帶上每一顆小行星的位置和軌跡，然后計(jì)算出是否有小行星有可能會(huì)對(duì)我們產(chǎn)生威脅。

除此之外，計(jì)算好小行星的運(yùn)動(dòng)軌跡，還能幫助我們研究行星的生成過(guò)程。一直以來(lái)行星的生成環(huán)節(jié)一直困擾著科學(xué)家們，甚至科學(xué)界一度以外只有在恒星系誕生的一瞬間，才有可能產(chǎn)生大量的行星。

行星運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算方式

但是這個(gè)理論并不太符合我們的觀察，隨著天文學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們漸漸認(rèn)為在恒星系基本定型后，依舊有可能會(huì)產(chǎn)生行星。

直到柯伊伯帶的發(fā)現(xiàn)，從側(cè)面佐證了這一觀點(diǎn)。許多太陽(yáng)系形成初期產(chǎn)生的碎片被保留在柯伊伯帶和小行星帶上，這些小行星雖然質(zhì)量小，相互間的距離大，但是隨著時(shí)間的推移，這些小行星還是會(huì)在引力的作用下互相吸引，發(fā)生撞擊和融合。

科學(xué)家們認(rèn)為，我們所熟識(shí)的冥王星，就是這樣一顆由柯伊伯帶小行星組成的矮行星，而且冥王星周圍還擁有五顆衛(wèi)星，這五顆衛(wèi)星明顯也是由柯伊伯帶小行星組成的。

冥王星的衛(wèi)星

甚至其中為冥衛(wèi)一的質(zhì)量已經(jīng)大到可以影響冥王星了，所以冥衛(wèi)一并不是單純地圍繞著冥王星轉(zhuǎn)，而是形成一個(gè)雙星系統(tǒng)，它們旋轉(zhuǎn)的中心已經(jīng)不在冥王星身上了。

相信隨著時(shí)間的發(fā)展，這兩顆天體最終會(huì)發(fā)生碰撞并融合到一起，而太陽(yáng)系的第九顆行星也有可能因此誕生。

研究行星誕生的過(guò)程，遠(yuǎn)比我們想象中的要重要，因?yàn)槲覀兯幼〉牡厍蚓褪且活w行星，將來(lái)我們要探索宇宙，主要尋找的除了資源，就只有適宜居住的行星。將行星形成因素研究透徹，可以幫助我們?cè)谟钪嬷懈泳珳?zhǔn)地找到適合人類居住的行星。

宇宙有很多類地行星

未來(lái)人類在宇宙中的發(fā)展

雖然對(duì)柯伊伯帶的研究能夠讓人類的發(fā)展更進(jìn)一步，但是以目前人類的能力，還不足以在柯伊伯帶上做進(jìn)行除探測(cè)以外所有的事情。僅僅將一個(gè)探測(cè)器送過(guò)去就用了十年的時(shí)間，如果我們要從上面采集點(diǎn)什么再運(yùn)回來(lái)，那二十年就過(guò)去了。

所以現(xiàn)階段人類對(duì)柯伊伯帶的研究受到了距離的限制，這個(gè)距離說(shuō)遠(yuǎn)也不算遠(yuǎn)，幾十億公里，相當(dāng)于十幾光時(shí)，但以人類目前的速度，就已經(jīng)被這個(gè)看上去不遙遠(yuǎn)的距離給束縛住了。

所以想要研究宇宙，我們首先要提升的就是速度，而要想提升速度，就需要源源不斷的強(qiáng)大能量?，F(xiàn)在人類所使用的主流能源是化石能、太陽(yáng)能、重力勢(shì)能、風(fēng)能、核能等。

太陽(yáng)能

除了核能，其他能源其實(shí)都是太陽(yáng)能源在地球經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生的能源，這些能源普遍擁有重量大利用效率低的缺點(diǎn)，并不適合用于探索宇宙。

而核能中，核裂變反應(yīng)會(huì)有很高的放射性，而且由于核裂變超高的溫度無(wú)法在宇宙中進(jìn)行有效散熱。可控核聚變，至今我們也沒(méi)造出來(lái)?？梢哉f(shuō)，目前我們是被能源限制在地球上的。

而太陽(yáng)，就是一個(gè)天然的核聚變反應(yīng)堆，如果我們能夠從太陽(yáng)中高效地獲取能量，那么我們就有可能去往更加遙遠(yuǎn)的星際。

太陽(yáng)核聚變

如果能夠達(dá)到光速的20%，前往柯伊伯帶也只是需要幾天時(shí)間而已。所以目前我們?cè)谟钪嬷刑剿鞯陌l(fā)展方向其實(shí)有兩個(gè)，一個(gè)是研究出可控核聚變，并且將其縮小化模塊化，另一個(gè)就是往太陽(yáng)系中心發(fā)展，借助太陽(yáng)的能量探索宇宙。

結(jié)語(yǔ)

人類目前還是太慢太渺小，就連太陽(yáng)系中的天體都無(wú)法完全探測(cè)明白。但是相信科學(xué)家們肯定早已經(jīng)在計(jì)劃人類科技的發(fā)展方向，雖然現(xiàn)在科技發(fā)展的速度已經(jīng)慢下來(lái)了，但是我們?nèi)祟愂冀K在堅(jiān)定不移地往前走?？傆幸惶?，科學(xué)將為我們揭開(kāi)宇宙神秘的面紗。

探索宇宙