2005年1月12日,美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地,一枚大推力运载火箭喷射着烈烈火焰拔地而起、直刺苍穹。从表面上看,这是一次极普通的火箭发射,没有丝毫的特别之处,但172天后,一艘由这枚火箭送上太空的、飞行了4.31亿公里的飞船却成为了人类对宇宙探索历程中的一个里程碑。因为,它所携带的一个名为“深度撞击”的航天探测器,出色地完成了一次人类历史上前所未有的、最为壮观的宇宙空间科学实验——彗星大冲撞。
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| 撞击后彗星的景象 |
彗星是太阳系中数量最多和最不为人所知的天体。虽然在古代的中国,就有很多关于彗星的纪录,但是直到近20年来,人类总共也只获得了5次近距离观测彗星的机会:第一次利用空间技术对彗星近距离观测是在1986年。那一年哈雷彗星走到了地球附近, “乔托”号探测器测量出哈雷彗星彗核的长径是16公里,短径是8公里,并为其绘制三维图像;第二次是在1998年发射的“深空1号”探测器,它于2001年飞近并成功探测了“坡瑞利”彗星;第三次是1999年欧洲发射的“星尘号”探测器,它于2004年成功在“怀尔德-2"彗星的彗尾上取样,并计划于2006年回归地球……
正如哲学意义上从量变到质变的转化一样,人类对彗星的认识同样经历了一个从最早充满敬畏的顶礼膜拜到后来被动地发现一些变化规律的漫长过程。而如今,人类终于可以反客为主了,因为“深度撞击”将以37000公里的时速与“坦普尔1号”彗星的彗核对撞,从而第一次在太空中制造出绚丽的人工天象。
肩负三大使命
人类耗工弥大的这次宇宙空间科学实验,当然不是仅仅要看一下天际间的“焰火效果”,而是希望通过这次实验来为一些困惑人类已久的疑难找到一个科学、明确的解释:
其一:
很久以来,学术界对彗星的构成存在着两种截然不同的观点,并一直激烈地争论不休:一种是已故美国科学家惠普提出的“脏雪球模型”说,另一种为大多数科学家所认可的说法认为彗星是由坚硬的岩石构成的。而孰对孰错必须要通过撞击来了解彗星本身的结构。
其二:
由于彗星没有地质运动,并主要来自于远离太阳、寒冷的柯伊伯带(太阳系海王星之外的部分,这里有为数众多的小行星等天体),其内部很少发生化学反应,它的表层下因此可能含有太阳系原始的成分。科学家们希望通过这次实验来得到关于太阳系早期物质状态的一些信息,以研究太阳和行星的起源。
其三:
有相当一部分科学家一直认为组成原始生命的基本物质可能最早来自于太空。他们猜想,包括地球在内的太阳系行星,大约很久以前可能都曾受到彗星的密集轰击,而随后地球上就出现了生命,两者之间可能存在联系。因此,“深度撞击”的一项间接使命就是考证“生命起源于太空”这一说法的可能性。
于是,“深度撞击”踏上了漫漫的征程。
装备精良 身手不凡
中国有句俗话:没有金刚钻,别揽瓷器活。那么,“深度撞击”肩负如此重大的使命,它又是凭借什么来完成这一艰巨任务的呢?
据专家介绍,“深度撞击”由飞越器和撞击器两部分构成。其中:
飞越器的大小约等于一辆福特开拓者汽车,重约380千克。内部装有高性能的中央处理器和高稳定性的指示控制系统,如一个固定的太阳帆板及小的镍氢电池、高增益天线、碎片防护装置、高分辨率成像仪和中分辨率成像仪等,依靠34米波长的X波段无线电与地球指挥部和撞击器保持通信、收发指令。它的主要功能为:A.传输数据。当撞击器撞上彗星的小段时间内,由于探测器记录数据急速增加,其初始数据信号将通过各个重叠天线立刻传输回地面,而随后的数据将在一个星期内传输完毕;B.观测记录撞击过程。在彗星被撞击的24小时前,“深度撞击”将释放撞击器。这时,飞越器将降低速度、改变航线,在距离彗星500千米以内观测撞击并记录过程;C.收集和分析彗核样本。在撞击发生后,飞越器通过光学成像和红外线频谱对撞击出的彗星内部物质碎片进行扫描,观察撞击后瞬间彗核的变化。然后对撞击过程、撞击坑的形成及坑内部成像,获取彗核及撞击坑内部的能量谱。接下来在存储并发送图像和能谱数据的同时还要接收撞击器发回的数据、收集彗星内部物质样本、分析彗核的结构和组成等等。
撞击器的大小与人们常见的垃圾桶或茶几相近,重约370千克,用铜合金制成。因为由铜与其他材料制成的合金不会被高速运动及撞击产生的高温所熔化,也能避免在撞击之后与彗星物质发生化学反应,它将起到一个牢固结实的锤子的作用。它安装有一台“撞击者目标遥感器”,用来在飞向彗星的途中导航并进行必要的轨道修正和姿态控制,当它撞击彗核时能够产生相当于4.5吨TNT炸药爆炸时的能量。此外,它还将为飞越器提供冲撞前全过程的照片。
正是鉴于有了以上“精良的装备”,2005年7月4日,北京时间13时59分(美国当地时间7月3日22时59分),全球数以亿计的科学家、天文爱好者以及普通大众借助于望远镜、互联网、电视等看到了一个从未出现过的壮观场面:撞击器高速消失于彗星,并在其表面产生了一个巨大的闪光,彗星上溅射出大量的内部物质,并生成了蘑菇云……事后从传来的图像上,人们看到了在撞击后的彗星表面上出现了一个巨大的黑洞。专家推测:撞击所产生的温度至少有摄氏几千度,撞击器可能在彗星表层深处蒸发了。
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| 撞击的结果类似于一个弹坑 |
收获颇丰 如愿以偿
“深度撞击”不辱使命的出色表现令人们大饱眼福、令科学家收获颇丰。
收获一:
通过传回地面的图像显示,彗星的形状及构成与已故的美国科学家惠普所预测的一样,它的表面与其它星球的火山口有较多类似之处,质地非常松软且多灰。于是一位科学家“戏说”道:“看到它坑坑洼洼的样子,就无法不令人想到一块大松饼或是一条长棍面包。”进而科学家推测:彗星表面以下看似冰雪的东西很可能由太阳系一些原始物质构成。
收获二:
以往借助于光谱分析方法,科学家已经发现了太空中的确存在多种有机分子,而把有机分子、水分带来地球的主要载体就是彗星。这次撞击,在一定程度上验证了“地球上的水分主要来自于太空” 的说法。
收获三:
检验了人类太空遥控技术的研究成果。
收获四:
通过这次实验,科学家对于日后“拯救”地球有了更为直观、可靠的“方案”:假使日后有彗星危及到地球的安全,人们已知道了如何使彗星停止或改变“航向”的方法。只是,这需要更大的“炮弹”来完成使命。
……
期待再度辉煌
万事开头难,但人类毕竟已经迈出了这艰难而又坚实的第一步。展望未来:
从近期看,“罗塞塔”将成为人们关注的下一个热点。“罗塞塔”是由欧洲宇航局研制的一个彗星探测器,它先于“深度撞击”于2004年3月发射升空,将用10年的时间去追赶“丘留莫夫——格拉西缅科”彗星,并最终停留在这颗彗星的上空,成为它的人造卫星。同“深度撞击”一样,“罗塞塔”也是一个子母航天器,但它携带的是一个着陆器——“菲莱”;与“深度撞击”不同的是,“菲莱”将在彗核表面实现软着陆。它的任务是在彗核表面钻一个深度超过20厘米的洞,从彗核的表层以下提取物质,然后放到显微镜下研究。
此外,“罗塞塔”还将环绕彗核飞行将近两年的时间,伴随彗核逐渐接近太阳,从而观察彗核上的物质升华形成彗发和彗尾的全过程。因此可以说,如果“罗塞塔”不出意外,它无疑将成为继“深度撞击”后又一大人造天象奇观。
从长远看,人类是在不断进步的,因此有理由相信,在“深度撞击”这坚实、成功的第一步跨出之后,不断的惊喜将会接踵而至。因为,科学无止境,探索无极限。
——中央电视台《科技博览》栏目
责编:戴昕











