就在1月1日午夜之后，美国宇航局的太空船将飞越我们太阳系中曾经访问过的最遥远的太空岩石。这个远程星际飞行将在眨眼间结束。但如果成功的话，这个事件可以告诉我们很多关于主宰我们宇宙邻域深处的物体。
进行这次大胆访问的机器人太空船被称为New Horizons，它在过去的13年中一直在太空中旅行。你可能还记得这个着名的机器人：它是2015年夏天第一个访问冥王星的人造物体。自那次飞越以来，新地平线一直在深入太阳系。三年后，它已准备好迎接另一个遥远的目标，一块绰号为Ultima Thule的岩石位于冥王星之外10亿英里处。离地球41亿英里。
这块新岩石不同于我们以前见过的任何东西。这是一个与纽约市相当的寒冷天体，在太阳系的一个被称为柯伊伯带的地区轨道运行。这个位于海王星轨道之外的空间区域可能充满了数百万个小型冻结物体。它有点像一个超级遥远的小行星带。除了柯伊伯带中的尸体被认为是非常原始的 - 太阳系诞生时剩下的残余物。当行星在45亿年前首次形成时，柯伊伯带地区的物质并没有结合在一起形成新的世界，而是像小碎片一样。从那以后，他们大部分都保持不变。
那是因为它们太小了，离太阳太远了。柯伊伯带天体非常冷 - 仅比绝对零度高35度开尔文。在此温度下，物体在表面上的变化不大。它们基本上已经被数十亿年的时间冻结了。而且它们非常小，以至于它们内部也不会发展很多。像海王星或天王星这样的大世界最终形成内部引擎，物体内部的物质在压力和热量的作用下重塑数百万年。但柯伊伯带的物体并不足以做到这一点。这意味着它们就像微型时间胶囊一样，提供了当我们的行星系统首次出现时潜伏着什么材料的快照。艾伦斯特恩说：“我们从来没有像往常一样被这样长时间保存在这么深的地方。”边缘。“太阳系早期的任何东西都完好无损。”
成功通过Ultima Thule将是一项极具挑战性的任务。因为它太小而且距离很远，所以很难从地球上看到和追踪物体。New Horizons团队只有一次机会让这次飞行正确。该航天器目前以每小时32,000英里的速度穿越太空。如果有什么东西变得拙劣，就没有办法让New Horizons再次尝试。“就像冥王星一样，这是一次性的，”斯特恩说。“一周后我们没有第二艘太空船。而且因为做这些飞行中的一个是一个非常复杂的企业，所以有数百个变量都必须完美地编排。“
New Horizons并不总能保证能够访问像Ultima Thule这样的物体。该车的主要任务是由冥王星飞行，之后可能会经过第二个柯伊伯带天体。但是，当飞船首次从地球在2006年1月推出，天文学家们甚至不知道是否有是一个物体足够接近冥王星是新秀能目标。我们当时所知道的所有物品都遥不可及。因此，当New Horizons团队为冥王星做准备时，他们还在天空中寻找太空船的第二个目的地。最后在2014年，他们使用美国宇航局的哈勃太空望远镜找到了一个目标：一个名为2014 MU69的柯伊伯带天体。
MU69，现在被称为Ultima Thule，理想地位于New Horizons的太阳系之外。太空船仍然携带足够的燃料来发射推进器并到达物体。所以在2015年10月和11月，在NASA甚至正式批准New Horizons的新任务之前，操作航天器的团队进行了一些路线修正操作，使车辆跟上了与Ultima Thule的会面。
从那时起，新地平线逐渐关闭在岩石上，由地球团队指导。它还观察了柯伊伯带中的其他远处物体，拍摄了机器人拍摄的一些最遥远的照片。但是，在几个月的时间里，New Horizons已经进入休眠状态，这是一种大多数仪器都被关闭的模式。这是一种防止车辆行驶时不必要的磨损的方法。它也有点像自动驾驶仪 - 航天器大多只是旅行而且不需要从地面任务团队那么多的监督。
与此同时，New Horizons团队的艰巨任务是尽可能多地学习Ultima Thule。考虑到大约20英里，我们在地球上可以使用的任何望远镜都太小而且模糊不清。这就是团队必须要有创意的原因。2017年，New Horizons的科学家能够观察到Ultima Thule在背景恒星面前经过。这是一次短暂的日食，被称为掩星，其中Ultima Thule短暂地阻挡了恒星的光线。从那个分秒交叉，科学家们能够更好地了解岩石的形状。
所有迹象都表明这块岩石很奇怪。事实上，它甚至可能不是一块石头。掩星显示，Ultima Thule的形状像橡皮鸭一样，看起来有点像两个压在一起的土墩。或者它可能是两个独立的岩石，它们彼此靠得很近。在New Horizons到达Ultima Thule之前的一两天，我们真的不知道。这个微小的物体比冥王星小100倍，这使得New Horizons的机载相机更难以提前看到。直到New Horizons或多或少地处于对象之上时，才会出现最好的图片。“这是直到最后一分钟的距离点，然后你用手指抓住，然后你从一个点到一个世界，在48小时内，”斯特恩说。
如果一切按计划进行，那就是这样。斯特恩认为，这次飞越比冥王星更具挑战性，当时新地平线位于矮行星表面7,750英里范围内。那时，地球的无线电通信耗时4.5小时到达新视野。但是现在太空船距离太远，需要更长的时间 - 六个小时 - 才能获得车辆信号。再加上Ultima Thule的小尺寸和模糊，为科学家和工程师克服了更复杂的试验。
最小的无法预料的细节可能会在最后一分钟搞砸。例如，就在上个月，New Horizons团队在他们意识到航天器略微偏离航线时避免了一个潜在的大问题。他们最终意识到每次车辆重新定位以观察柯伊伯带中的一个遥远的物体时，这一动作都会使New Horizons略微偏离轨道。幸运的是，该团队及早发现了这一点，以便他们能够纠正航天器的轨迹，并决定牺牲一些即将到来的观察结果，要格外小心。“这是一个迟到的捕获，但发现它的人是我的英雄，”斯特恩说。
但现在，还有什么事情要做。飞越序列的最终命令在圣诞节上传到航天器，这些命令无法更改。New Horizons必须按照自己的设计行事：在1月1日美国东部时间上午12:33由Ultima Thule飞行，在距离岩石表面2200英里的范围内飞行时，执行一系列预先计划好的任务。它会捕捉图片，绘制物体表面，寻找卫星和大气，并获取身体的温度。基本上，它将尝试在几秒钟内学习关于Ultima Thule的一切。
然而，在我们获得那些第一个诱人的近距离图像之前，这将是一个短暂的等待。飞越四小时后，新地平线将向地球发出信号，让任务团队知道这次遭遇是否成功。由于无线电通信需要六个小时才能到达我们的星球，如果飞行按计划进行，我们将不会知道10个小时。然后在第一个信号发出几个小时后，New Horizons将开始长时间回送其收集的所有数据，包括第一张高分辨率图片。
将所有这些数据带回地球将需要长达两年的时间。New Horizons将收集大约50千兆位的数据，这是您可能在小型闪存驱动器上找到的存储容量。但由于航天器的处理能力较低，将一切下行到地球需要长达20个月的时间。所以新的惊喜和图片将在整个2019年和2020年继续出现。
至于我们在Ultima Thule会发现什么，任务团队不愿意推测。岩石真正属于太阳系对象的一个新类别，我们可能找不到先例。但斯特恩乐观地认为我们会看到令人惊奇的东西。“我不做预测，”斯特恩说。“我在冥王星做出的唯一预测就是我们找到了一些很棒的东西，我们做到了。我觉得这很有趣，我们不知道我们会看到什么。“