十年前，美国宇航局的“新视野”号探测器短暂掠过冥王星，展现了这颗遥远星球如画的景观，然而在我们太阳系的寒冷深处，这个世界却呈现出意外的动态更新现象。
这一任务解答了自1930年天文学家克莱德·汤博发现冥王星以来，围绕该星球悬而未决的诸多问题。然而，正如行星探索常常呈现的情况一样，“新视野”号在2015年7月14日掠过冥王星时所获得的成果也引发了无数新的问题。最重要的是，这个如此动态的世界是如何在距离太阳如此遥远的地方形成的？
在接下来的几十年里，科学家们唯一可以依靠的资源就是“新视野”号任务记录下的50多千兆比特的数据档案，或者通过地面和太空天文台（如哈勃和詹姆斯·韦伯）用强大的望远镜进行的观测。
随着时间的推移，再次前往冥王星的任务变得越来越渺茫，十年前“新视野”号飞越冥王星后，尚无任何计划中的任务。
在正常情况下，假如NASA的预算稳定，科学家们可能会在十到二十年内启动另一项冥王星任务的开发，这将是在更高优先级的任务如火星样品返回、环绕天王星的航天器，以及探测土星冰月恩克拉多斯的探测器之后。然而，由于当前并不是正常情况，特朗普政府提议将NASA的科学预算削减一半，这不仅危及未来的太阳系探索任务，也可能导致包括“新视野”号在内的多个现有航天器的关闭。
这项提议正在消耗NASA及更广泛空间科学社区的士气。如果这个预算削减方案得以实施，将不仅影响NASA的实际任务，还会削减NASA可用的研究经费，阻碍科学家对“新视野”号档案中现有数据的分析，或者进行遥远观测等活动。
白宫维持了对新发射任务的资助，比如“欧罗巴探测器”和到土星月球泰坦的创新任务“龙飞船”。然而，特朗普政府的预算提案显示出对探索月球或火星以外新任务的抵制，NASA将更多地把精力投入到人类探索及资助一系列商业项目上。
在这种情况下，想象下一项冥王星任务的开发在未来20年内开始显得极为困难。即便国会或未来的总统政府恢复NASA的行星科学预算，冥王星任务也不会处于该机构优先事项的前列。
国家科学院最新的十年评估报告优先推荐了火星样品返回、天王星轨道飞行器和恩克拉多斯“轨道着陆器”任务给NASA的行星科学项目，并认为这些任务在2032年前的机会较大。
然而，没有一项任务在2032年前具备现实的发射机会，而更有可能的是，这些任务在那时都不会处于任何高级开发阶段。
在参与最新十年调查的科学家小组中，2022年发布的调查报告认为，冥王星的第二次任务并不值得进行技术风险和成本评估，也就是说，它甚至没有被列入NASA科学优先事项的候选名单。
科学界普遍达成共识，冥王星的后续任务应为轨道飞行器，而不是第二次飞掠。“新视野”号以接近31000英里每小时（约14公里每秒）的相对速度掠过冥王星，最近距为7750英里（约12500公里）。
在这样的速度和距离下，航天器最好的相机在接近时只能在不到一个小时的时间内解析出与足球场相似大小的物体。冥王星一瞬即逝。“新视野”号仅以良好解析力窥见了冥王星的一半，但它所看到的却揭示了一个心形的冰氮和甲烷表面，散布着水冰山脉，所有这些似乎都漂浮在科学家们认为很可能是埋藏的液态水海洋上。
冥王星必须有一股内部热源，以阻止它完全结冰，这是研究人员在“新视野”号抵达之前未曾预料到的。
那么，冥王星的海洋是怎样的？它的冰层有多厚？冥王星的冰火山目前是否仍然活跃？还有冥王星另一半隐藏着怎样的秘密？
这些问题都可以通过一颗轨道飞行器来解答。一些参与“新视野”号项目的科学家们已经制定了一项名为“珀尔塞福涅”的轨道任务概念大纲，它是冥王的妻子，源于古典神话，但如今尚未向NASA提交作为真实的提案。这项任务的实施不仅面临到达冥王星的挑战，更要进行轨道机动。
核能是答案。
2020年发布的“珀尔塞福涅”初步大纲提出于2031年发射，使用NASA的SLS Block 2火箭，并配备Centaur助推器。值得注意的是，这并不是一个现实的时间表，因为这样雄心勃勃的任务需要的火箭尚未存在。不过，如果假设“珀尔塞福涅”号能够在2031年搭载增强型超级重型SLS火箭发射，它将需要27年以上才能抵达冥王星，并于2058年进入轨道。
另一项由阿兰·斯特恩领导的概念研究也显示，未来的冥王星轨道飞行器可以在2050年代后期到达目的地，前提是它在2030年左右以SLS火箭发射。斯特恩的概念，称为“黄金标准”，将保留足够的推进剂以便在冥王星任务后继续飞掠更遥远的天体。
“珀尔塞福涅”和“黄金标准”都假设冥王星探测器可以从木星获得引力助推。不过由于木星将在2032年至2040年代初的时间里错位，对于任何此期间离开地球的任务会增加十年或更多的旅行时间。
“新视野”号耗费整整九年才从地球抵达冥王星，但它的体积大大小于一颗轨道飞行器所需的体积。因为轨道飞行器必须携带足够的能源和燃料以在接近冥王星时减速，使其能够在冥王星的微弱引力下被捕获。如果飞行器的速度过快而推进剂不足，就会像“新视野”号一样从冥王星掠过。
“珀尔塞福涅”概念计划将使用五个核放射性同位素发电机和常规电推进器，将其推向现有技术的范围。乔恩·卡萨尼在2020年撰写的白皮书显示，下一代核电推进的长期前景。
一种相对适度的10千瓦核反应堆为电推进器提供动力，可以将冥王星的飞行时间缩短25%到30%，同时还提供电能使无线电发射器快速将科学数据上传回地球，根据“珀尔塞福涅”概念任务研究报告的描述。
然而，核电推进技术仍处于发展初期，而特朗普的预算提案也取消了对核火箭研究的任何资金支持。
类似于SpaceX的星舰，或许未来有能力加速探测器前往太阳系外层，但关于星舰作为冥王星任务的潜力的详细研究尚未发表。
如果一项冥王星任务需要定制发射解决方案，发射成本可能超过10亿美元，整体费用尚无定论。科学家对“珀尔塞福涅”概念的评估显示该任务的费用为30亿美元，不包括发射成本，而开发核电推进系统也可能需要数十亿美元。
这一切都表明，第一次和第二次对冥王星的探索之间可能会相隔五十年或更久。正如NASA的“先驱者”号和“旅行者”号在1986年和1989年首次飞掠天王星和海王星一样，未来冥王星任务的初期时程也呈现类似的发展趋势。
因此，科学家们也开始为漫长的等待做好准备——或许还重新思考自己的生命期望——直到他们再一次窥探太阳系中最迷人的世界之一。
图片源于：arstechnica
