國內天文專家詳解：“驚天一撞”為哪般？

央視國際 (2005年06月30日 14:44)

　　

這些天，國家天文臺研究員李競成了大忙人。這位77歲的老先生，每天都要收集有關“深度撞擊”號的中英文資料，和許多天文愛好者交流。對於媒體採訪，他更是非常熱心，理由很簡單：“這是一次絕好的科普機會。” 　　■ 彗星上冰凍著太陽系的童年 　　“要問為什麼要用探測器去撞彗星，首先得説説彗星是怎麼回事。”李競的話題由此展開。 　　“人們很早就對這種帶著大尾巴的星體産生了興趣。由於認識水平有限，古人把彗星當作災星，説它不是祥瑞之兆。中國過去一有彗星出現，皇帝就要下罪己詔。直到現在，還有人用‘掃帚星’來詛咒別人。” 　　“在人類真正了解彗星的過程中，起重大作用的是英國天文學家哈雷。他根據古人的觀測資料，發現有顆彗星大約76年出現一次，這就是著名的哈雷彗星。對彗星的研究，促進了天體力學的發展，使人類幾百年來積累的科學成果成為一門學科。天體力學在航天事業中發揮著非常重要的作用，我們的‘神舟’飛船上天，將來實施‘嫦娥奔月’計劃，軌道設計都要用到天體力學。” 　　“但是，彗星本身是由什麼物質組成，為什麼接近太陽時會出現一個大尾巴？這些都是近百年來天文學家研究的問題。”李競介紹，上世紀50年代初，美國天文學家惠普（去年去世）提出著名的“臟雪球”模型，認為彗星起源於太陽系形成之初剩下的那些殘片，這些殘片保留了太陽系形成之初的物質狀態，它們沒有構成一個大天體。彗星在太陽系外圍受某種擾動跑進太陽系，在離太陽近的時候，受太陽風和太陽輻射的影響，它的一些組成物質就揮發出來，並且反射太陽光，這就是我們看到的彗尾。 　　“我們要追溯太陽系的早期歷史，就得研究那些早期的物質，彗星恰恰是保留早期物質的最佳天體。”李競説，“很多科學家還認為，地球早期生命起源於太空，很可能是彗星撞擊地球時把一些形成地球生命的原始物質帶到了地球上。所以，研究彗星也能夠為地球生命起源這樣一個重大課題提供重要線索。” 　　■ 20年內5次親密接觸彗星 　　“後來，‘臟雪球’模型被越來越多近距離觀測的光譜分析結果所證實。現在已經搞清楚了，彗星是由冰和少量岩石組成的小天體，從內到外分別為彗核、彗發和彗尾，迄今已記錄近2000顆。”説到這裡，李競歷數近年來人類對彗星的幾次近距離觀測——— 　　第一次利用空間技術對彗星近距離觀測，是1986年。那一年哈雷彗星回歸，走到了地球附近，全球有好幾個探測器升空，有些已經升空的則叫它改變軌道去觀測。這些探測器中，觀測最成功的是歐洲和美國合作的“喬托”（以意大利天文學家命名）號探測器，它量出哈雷彗星彗核的長徑是16公里，短徑是8公里，像個大土豆，它第一次給哈雷彗星做了三維圖像。“這時候，人類才知道這麼有名的哈雷彗星，對於天體來説，只是一個小東西。” 　　1998年，美國發射“深空一號”探測器，它在2001年飛近“波瑞利”彗星，量出它的長徑是8公里。這是第二次。 　　第三次，是1999年上天的“星塵”號探測器，在2004年飛近“懷爾德二號”彗星，在它的尾巴那兒成功取樣，這是一顆近似圓球的彗星，直徑為5公里。“星塵”號是歐洲和美國合作研發的，將於2006年返回地球。 　　去年，歐洲發射了“羅塞塔”探測器，目前正在奔向“丘魯莫夫—捷拉西門科”彗星，將於2014年在它上面著陸。這個彗星離地球非常遠，探測器著陸以後，把結果傳回來，自己就不再返回了。這算是第四次近距離觀測。 　　第五次，就是這次撞擊彗星。今年1月12日升空的“深度撞擊”號探測器，將於7月4日與“坦普爾一號”彗星相遇，併發射一個銅合金錐體去撞擊彗星。這是美國獨自搞的科學實驗，可謂前所未有。 　　■ 掄起1.3億公里外的“銅錘” 　　談及“深度撞擊”，研讀過大量資料的李競説：“這次撞擊無疑是一次引人入勝的科學探索，科學家關心它，普通公眾同樣感興趣。” 　　“深度撞擊”號探測器的總重量為372公斤，分為飛越艙和撞擊艙（見圖三）兩部分，撞擊艙重113公斤，主要是一塊銅合金錐體。探測器以每秒10.2公里（將近每小時3.7萬公里）的速度與“坦普爾一號”相遇之時，它就把撞擊艙發射出去。由於彗星也在運動，它們的相對運動速度會更大。這時候，撞擊艙自帶的攝像機開始拍攝，已經減速的探測器也用自帶的攝像機跟蹤拍攝撞擊過程。等到錐體撞上去了，它的攝像機停止工作，探測器的攝像機繼續工作，記錄的所有信息都會傳回地球。 　　用來撞擊的錐體為什麼是銅合金的呢？李競説，它顯然是一種特殊材料，其配方一直保密。按照常識，用銅這種惰性金屬與其他材料製成合金，不會被高速運動和撞擊産生的高溫熔化，也避免在撞擊之後與彗星物質發生化學反應。如果發生化學反應，就弄不清楚撞擊之後産生的物質到底是彗星本身的物質，還是化學反應的産物。所以，用銅合金做的這個錐體，就是讓它起一個牢固結實的錘子的作用。 　　“要想撞擊成功，必須有絕對的技術保證。”李競説，去年，“惠更斯”號降落土衛六，“機遇”號、“勇氣”號降落火星，都是和飛機降落類似，速度越來越慢，最後打開降落傘。這種情況下，有時間修正指令，保證降落成功。而這次撞擊，是速度越來越快的猛烈衝撞，指令一旦發出，容不得修正。 　　“同時，探測器與地球之間的遙遠距離，也要求地面發出的指令必須絕對精確，不能有一丁點兒誤差。”李競説，據科學家們計算，撞擊的時候，探測器離地球的距離是日地平均距離的85％。日地平均距離，就是光線在8分19秒之內走過的距離。也就是説，探測器和地球的這段距離，光線要走7分多鐘，將近1.3億公里。探測器離地球這麼遠，並且處於運動之中，地面發給它的撞擊指令，就得打一個提前量，保證信號到的時候，探測器也正好到了預定位置，從而接收指令，啟動程序。 　　反過來説，因為探測器和彗星都在運動，如果計算不準確或出現其他失誤，撞擊艙就有可能撞不上彗星。所以，能不能一下子撞上去，也是一個懸念。 　　總而言之，“深度撞擊”此行，是對空間探測高新技術的一次嚴格檢驗。 　　■ 就像蚊子衝進波音767 　　有報道説，這一撞擊相當於4.5噸TNT烈性炸藥的爆炸威力，將在彗核表面撞出一個數十米深、足球場那麼大的環形坑。這次碰撞將導致大量彗核物質向宇宙空間噴射而出，從而使彗星亮度明顯增加。 　　對此，李競認為：“撞擊之後，肯定是煙塵瀰漫，火光沖天，等到一切消散後，將會出現什麼情況呢？是撞出1個足球場那麼大的深坑，還是4個足球場那麼大的坑，或是其他結果？現在誰也説不清楚。” 　　“為什麼説不清楚呢？就是因為人類對彗星本身的情況還不了解。”李競説，“當然，科學家們希望撞得越深越好，以便更多地探測彗星內部，所以叫深度撞擊。” 　　那麼，這一撞擊會不會把“坦普爾一號”彗星給撞碎？李競回答：“決不會撞碎。”他説，相對於長徑14公里、短徑4.8公里的“坦普爾一號”來説，撞擊産生的坑，即使有足球場那麼大，也不算什麼。美國國家宇航局的科學家也説，他們並不確知撞擊會産生什麼樣的後果，但他們指出，這一撞擊摧毀彗星的可能性極小。 　　這一撞擊會不會改變彗星的運動狀態和運動參數？李競回答：“會！但是可以忽略不計。”根據公佈的數字，經過撞擊，“坦普爾一號”彗星的速度每秒鐘要增加萬分之一毫米，只不過使它原來5.5年的軌道運行週期減少1秒，這一結果根本觀測不出來。 　　正如美國國家宇航局噴氣推進實驗室“深度撞擊”探測計劃科學家唐約曼斯所説：“從科學角度來看，這一撞擊就好比讓一隻蚊子衝進一架波音767客機，完全不會影響到彗星本身的運行軌道。”

“深度撞擊”號探測器，上部為飛越艙，下部為撞擊艙。

責編：陳玥 　來源：人民網