經過漫漫太空飛行,“深度撞擊”號宇宙飛船與坦普爾一號彗星相遇,並以三萬多公里的時速發射炮彈撞擊彗核。這一史無前例地人造天象對地球會不會有影響?炮轟彗星的意義究竟在哪?
主持人 王世林:
您好,觀眾朋友,歡迎收看《今日關注》。
對於地球人來説,“飛船撞彗星”這是科幻電影裏的內容。然而今天,人們可以用望遠鏡或者肉眼實實在在的看到這一奇觀,因為浩瀚的太空今天上演了一場史無前例的人造天象。美國宇航局于2005年1月13日發射的“深度撞擊”號飛船在經過了4.3億公里的太空飛行以後,終於與坦普爾一號彗星相遇,並且以3萬多公里的時速發射探測炮彈撞向彗星。北京時間7月4日下午,這顆重達372公斤的巨型炮彈在距離地球1.32億公里處與坦普爾一號激情相遇,點燃了絢麗的太空焰火。而人類這一計劃,可以説是為了更好的了解彗星的來歷和物質組成,加深對太陽系形成的理解。
今天就這一話題,我們演播室請來了兩位專家,一起和我們來討論。這兩位專家一位是龐之浩先生,還有一位是焦維新教授,歡迎兩位到演播室接受我們的採訪。
據我們了解,可以説人類對人類對彗星的探測已經是好幾次了,對五顆彗星進行過探測,但是共同的缺點都是沒有直接的登陸彗核,也沒有帶回相關的火星的物質。這一次計劃的成功可以説是人類第一次用人造天體和彗星進行親密接觸,為了這一計劃的實施,可以説科學家用了六年的時間。在今天節目的一開始,我們還是首先來了解一下這次計劃的主角之一——“深度撞擊”號。
解説:
1996年,美國三位科學家向美國宇航局提出了撞擊彗星計劃,以揭開彗星內部的秘密。1999年11月1號,這項史無前例的炮轟彗星計劃正式啟動,耗資3.33億美元。2005年伊始,美國宇航局就開始實施具有歷史意義的探測行動。北京時間1號13號淩晨,備受矚目的“深度撞擊”號彗星探測器在佛羅裏達州成功發射升空。在7月4號撞擊彗星之前,“深度撞擊”號已經走過了4.31億公里的漫長太空之旅。“深度撞擊”號猶如一輛中型麵包車大小,重650千克,由軌道器和撞擊艙組成。他們各自攜帶有儀器,如高、中分電率成像設備、紅外光譜儀、光學導航裝置等用於完成不同的科研任務,並能獨立的接收和發送信息。當“深度撞擊”號發射像垃圾桶一樣的銅頭炮彈時,科學家們僅有13分20秒的時間可以進行觀察。“深度撞擊”號探測器所攜帶的兩架望遠鏡,將檢測這次撞擊。同時也用哈伯空間望遠鏡、空間紅外望遠鏡和前德拉X射線空間望遠鏡等一系列天文望遠鏡觀測“深度撞擊”探測器撞擊彗星的壯麗景觀。
主持人:
關於這次撞擊,我注意到媒體在報道的時候用了很多比喻,有的報道講到説,這次撞擊是一顆子彈馱著一顆子彈去撞擊另一顆子彈。還有的比喻説,這簡直就是在為飛速往高速飛行的針穿線,可見這個技術難度非常得大。兩位專家能不能首先給我們解釋一下,這次的撞擊計劃到底是怎麼樣實施的?
龐之浩 中國空間技術研究院《國際太空》雜誌副主編:
這次撞擊計劃是美國發行計劃之一,從1999年底開始實施,從今年的1月份開始發射,他的目的主要是有三個。
一個是探索太陽系的起源,因為我們大家知道彗星尤其是彗核很可能保存著太陽系剛剛誕生時候的原始物質,我們一般管它叫“活化石”。
第二個有可能是地球上的生命,有可能是彗星帶來的,有一種説法,我們也要看看,到底是不是起源是這樣的。
另外還要研究人類發射探測器是不是能對以改變彗星或者小行星,如果以後有可能跟地球相撞因的情況下,是不能能改變它的軌道,主要有三個基本的目的。
主持人:
剛才我們也講了這次難度可以説是非常的大,而且人們非常關注的一件事情是,到底在撞擊的瞬間是一個什麼樣的過程?而且這次計劃為什麼是這樣的完美?焦教授給我們講一下。
焦維新 北京大學地球與空間科學學院教授:
其實剛才説的那個比喻,可以説不是比喻,真實情況就是這樣的。
主持人:
其實真實情況就是這樣的。
焦維新:
對,彗星的速度是每秒29.9公里,這個速度是一般步槍子彈速度的11倍。
主持人:
比子彈的速度還快。
焦維新:
撞擊器的速度也非常大,它的速度大概每秒21.9公里,速度也相當大,所以把它説成是兩個子彈相撞,第三個子彈在旁邊看熱鬧,實際情況就是這樣的。所以難度非常大的,這是它的一個難度,就是説都是高速運動的物體。
還有一個難度就是打的目標較遠,當撞擊艙和母艙分離的時候,它距離彗星是88.5萬公里,所以彗核大概有幾公里大,好像是挺大的,可是從80多萬公里看,那就是一個點。
主持人:
實際上就是説撞擊艙跟母船分離以後,它自己還要單獨再飛行80多萬公里才能撞到那個彗核之處。
焦維新:
對。而且這一段時間是無人管的狀態,完全靠自動導航系統工作,打到彗核上,剛才説的就是兩個困難了。第三個困難還有彗核本身好多問題我們一開始還沒有認識到。就是這個彗核本身它的週期就發出大量的一些噴發物,而且是爆發性的活動,就噴出很多塵埃、冰塊等等。這會造成什麼樣的影響呢?一是這些物質可能對撞擊艙它的導航設備造成影響,再一個由於它有一個巨大的噴發,可能影響它自身的速度,可是原來涉及的軟體是根據以前觀察的結果,現在如果説速度有個突然的變化的話,我們必須得隨時的修正,所以由私燃的因素加在一起的話,應當説這個難度是比較大的。
主持人:
對,我記得就是在“深度撞擊”號探測器發射成功的時候,我們也做過一次節目,在那次做節目的時候,我們是只能想象當時撞擊是什麼樣的?我記得當時也有一個反映撞擊瞬間的模擬想象圖,比如説我們現在可以通過這個屏幕我們可以看到,這個想象圖就是當時做的撞擊瞬間的模擬想象圖,通過這個,這是當時我們想象的,這次我們也知道通過撞擊成功以後,也發回了照片,有真實的撞擊的圖。龐主編您給我們分析一下,這兩者之間是不是跟原來想象的差不多?
龐之浩:
人們在撞擊之前繪製了很多非常精美的圖。人們很多比喻它像太空火焰一樣,目前來講,照片是發回了一些照片,是用中分辨的成像儀發回來的,現在只能看出是撞擊成功了,詳細的情況還要在以後的圖片,尤其是高分辨率成像儀傳回的圖片,我們才能進一步看一看到底當時撞擊的情景是怎麼樣的?還要通過空間望遠鏡,有幾臺像哈伯,還有4P4望遠鏡拍攝的圖片,我們看看到底情況是什麼樣?我們還要進一步的分析。
主持人:
就是現在我們發回的照片只是看到了在遠處的母船,它拍攝的撞擊瞬間的照片。而原來我們那個模擬想象圖是一步一步的撞擊的過程都模擬出來了。至於這次真實撞擊的瞬間的這些圖,可能將來會通過很多數據,幾個月的解析以後的數據才能把這個照片再發回來,這是一個問題。還有一個問題,就是這次可以説是彗星飛離地球比較近的時候進行的這次人造天象。這裡面就有一個問題,對於離地球比較近的這樣一個距離,去撞擊彗星對地球來説會不會産生一些不利的影響?
焦維新:
這個不會産生影響。因為我們這顆同伴在300多空間,速度是每秒十幾個公里。
主持人:
相當一個噴箱那麼大。
焦維新:
對。所以有些科學家做個比喻,好比一個蚊子撞到一個747波音飛機上。所以它應該説能量還是比較小的,因為彗核根本現在的估計大概是10億噸,它有372公斤,所以這個質量是比較小的。所以我們雖然可以看到有大量的噴發物,但是這些噴發物,基本都是一些塵埃、冰塊等等。它不會分到很遠的地方,所以他不會對我們地球産生影響,而且對這顆彗星的軌道影響是微乎其微的。有人做過計算,就是説由於這個撞擊對彗星速度的影響多大呢?大概每秒0.0005(毫米),就是小數點後面三個零,毫米。
主持人:
萬分之一每秒一個。
焦維新:
所以這個非常的微小的。
主持人:
就是不影響它的速度的,也不會改變它的軌道。
龐之浩:
軌道週期就縮短了一秒,近日點就縮短了10米,非常小。
主持人:
而且話説回來,即使説這次撞擊有很多碎片,假如説到了地球的話,也只是我們以前看到那種流星雨的一種景觀,根本不會對地球造成什麼。
龐之浩:
對,不會對地球造成什麼影響。
主持人:
還有一個就是這次“深度撞擊”探測器釋放這種炮彈叫做“撞擊者”,但是這個“撞擊者”接近彗星的時候,可以説也不是一件容易的事。因為這個“撞擊者”雖然只有冰箱大小,但是它在進行撞擊的過程中,彗星本身在運行的過程中,還帶著很多的塵埃。
焦維新:
有很多星塵。
主持人:
很多星塵。那麼會不會對它的導航有影響?
焦維新:
設計者已經想到了,給撞擊者穿上了“防彈衣”,而且設計的是它能穿透兩顆彗星的星塵,它用的是凱福拉還有一些防彈材料、還有一些合成材料,不會對它有影響的。
主持人:
它在撞向彗星的時候是一點點接近的,在接近的過程中,它是不是也在繼續工作,而不是説我就一猛的撞過去就行了。
龐之浩:
它是在工作。
主持人:
它都做一些什麼工作呢?
龐之浩:
它本身除了帶有恒星蹤儀以外,它本身要帶一個目標跟蹤器。目標跟蹤器有兩個作用,一個是起導航的作用,它鎖定那個目標去照片。另外它在接近彗星時要照相,尤其在接近彗星2秒之後,這就是離彗星20公里之後,它的分辨率能達到20厘米,能照出非常清晰的圖像。在最後一瞬間把圖像傳回軌道器,完了以後再傳回地球。
主持人:
就是説在自己撞上之前還在不停的工作,而且那個時候拍攝的照片是最近距離的。
龐之浩:
最清楚的。
焦維新:
而且它的飛行過程中,不斷對自己的軌道進行修正,特別是在彗核撞擊的前90分鐘,它進行了三次軌道調整。
主持人:
都是自動調整的
焦維新:
對,自動調整的。
主持人:
而且不用咱們人類控制。
焦維新:
方才也提到了,它一方面觀測確定的一顆恒星,同時通過照相機觀測彗核的飛行路徑,然後把這兩者的數據進行比較,拍照以後進行比較,同時進行計算,隨時對它進行郵糾正。它可以做到什麼樣的精度呢?就保證它路徑的變化每秒在一毫米以內,非常的準確,就是稍微有點偏差就隨時就修正了。
主持人:
完全是自動導航。
龐之浩:
對,它上面有個自動導航系統,這個自動導航系統從在以前的叫“升空1號”上體現過實驗,這次工作的表現也非常好,據説誤差不到一米,已經超過了人們的預期。
主持人:
剛才我們講到就是它在接近撞擊的一剎那它還在工作,撞説以後它還在工作嗎?
焦維新:
那它馬上就熔化了,那麼大的速度撞,它直接就熔化了。
主持人:
那就是説等於撞進去以後,基本上就廢了。
焦維新:
就廢了。
主持人:
就完成自己的歷史使命了。
龐之浩:
它要撞成一個坑,軌道器對它的坑還要進行觀測,尤其它剛開始拋射什麼物質?如今到後來彗核拋射什麼位置,都要進行研究對比。
主持人:
對。它撞擊的過程中,母船以後躲開了,就為了怕它撞到以後濺出很多星塵什麼的,這些末兒會影響到母船,所以母船早早躲開了。但是躲開了以後,母船是不是也在繼續工作?
龐之浩:
繼續工作。
主持人:
它會記住整個的過程。
焦維新:
對,它跟撞擊者分離以後,它要改變它的軌道位置,改變它的方向,找一個合適的位置,最近的距離能在500公里之間進行觀測,整個觀測時間有13分鐘左右。母船觀測完了以後,還可以繼續的飛行,如果好的話,還可以探測別的彗星。
主持人:
對,現在這次任務基本上完成了,數據也在慢慢的發回,發回了以後需要科學家逐漸的去把它解讀出來。這個“深度撞擊”號探測器本身,您的意思是還可以繼續的工作,它的能源呢?
龐之浩:
它的能源據説還能用3年多,如果沒有什麼大的毛病的話,據説是7月20幾號要調整它的軌道,可能要尋找下一個目標進行繼續探測,有可能還要繼續撞擊。
焦維新:
它工作完以後,科學家要對它進行全面的“體檢”。
主持人:
看一下它各方面是否正常。
焦維新:
對,看一下儀器是否工作正常。如果儀器都比較順利的話,要帶給它一個指定改變軌道去探測另一顆彗星。
主持人:
剛才兩位專家為我們非常詳細了解釋了撞擊的瞬間到底都在發生了一些什麼?這是我們關注的主角之一,“深度撞擊”號本身,還有撞擊艙。那麼這次撞擊,一個巴掌拍8不響嘛!還有一個主角就是坦普爾1號衛星。所以我想請兩位專家給我們解釋一下,為什麼這次“深度撞擊”號選的撞擊的彗星是坦普爾1號?
焦維新:
這有幾方面的考慮,一是彗星應當它的軌道距離地球比較近,所以飛行器大約用半年時間就可以到達,所以這樣我們就可以節約成本,這是一個方面。
第二個方面,這顆彗星相當是處於自動源,如果是一個從太陽系邊緣新進入內太陽系的彗星,或者我們説是一個新型的彗星的話,它的噴發物質非常多的。如果它不斷的向外噴發,這樣我們就看不清它核的面目,所以這樣就不容易打到它的核上,這是第二個原因。
第三個原因,因為剛才也提到了,從這麼遠的距離打到核上,難度比較的大,所以我們選了儘量核比較大一些,從目前的觀測來看,這個核的大小大體上是14乘4.6公里,相對來講核比較大。
還有最後一個方面的考慮是,根據它軌道特徵的分析,撞擊器可以在向著太陽的那一側擋著它,這樣容易看清楚它的位置。
主持人:
對,可以説近年來人們對彗星越來越感興趣了。在太陽系裏面有很多天體,我們也曾經探討過,比如説關於火星的探測,比如説關於水星的、金星的等等。彗星,我們從去年開始,人們掀起了彗星探測的一個熱潮了。我記得在2004年1月2號的時候,飛行已久的美國“新辰”號彗星探測器是與懷爾德2號彗星交會了,而且拍攝了照片,該探測器現在是正在飛行的返回的一個途中,它將於2006年返回地球。這將是人類首次月球以外的樣品送回地球了。可以説為宇航的形成和地球生命起源的研究提供了重要線索。還有一個就是2004年3月2號,歐洲空間局發射了它的第一個彗星探測器叫“羅塞塔”。
這裡面就有一個問題了,包括這次“深度撞擊”號的成功的撞擊。為什麼人類對這個彗星這麼感興趣?彗星到底是哪些方面引起了人們的興趣呢?我們再通過一個短片了解一下神秘的彗星這樣一個天體。
解説:
一提到彗星,人們的腦海中就會自然而然的浮現出這樣的圖像,拖著一根長長的猶如掃帚一般的尾巴,發著白色的光芒,沿著一條奇怪的軌跡劃過天際。彗星曾被人們描述為锃雪球,它生成于比海王星軌道還要遠的環繞太陽運行的一個由神秘天體構成的蛋,是由太陽系誕生初期的物質構成的。由於它自身的溫度既低,並處再溫度極低的宇宙空間,而且在太陽系誕生46年以來,彗星幾乎使用保持形成初期的狀況,對它進行研究,將有助於人類揭開太陽系形成之迷。科學家們認為,彗星事實上就是宇宙産品時期留下的一些原始物質。一些人猜想彗星上藏著複合碳分子,在地球幼年時期,受到太空岩石撞擊過程中,這些碳分子可能已經在地球上播種了,製造生命的化學積木塊。所以探測彗星很有可能使人類認識地球上生命起源的奧秘。此外地球上的水也可能來自彗星,因此,探測彗星有助於人類了解這些長期令人困惑不解的問題。
主持人:
雖然人們已經了解了很多彗星的知識,但是可以説關於彗星仍然有很多謎團沒有解開,這個是不是人們頻繁的向彗星發射探測器的一個很重要的原因。
焦維新:
對。
龐之浩:
對。近兩年一直髮射了好幾個探測器,我們剛才説的“新辰號”,它取了彗星物質,現在正在往回走,完了。“羅塞塔”要10年以後才能在彗星表面降落,所以這次“深度撞擊”是效率最高的,半年,我們就能夠撞擊到彗星上面。
主持人:
可以説與以往的太空一些活動不同的是,這次“深度撞擊”,它不是被動的等待和觀察,而是人類第一次主動的去和外太空的天體進行接觸。那麼這次撞擊者是不是還肩負著其他的任務呢?比如説關於對人類的生命的起源,或者是其他方面的一些利益在裏面。
龐之浩:
對,因為咱們生命起源不是有兩種説法嗎。有一種説法就是有可能是從彗星上帶來的。另外還有一個就是咱們要研究外天體如果要撞擊地球,可能要造成一些災難,人類是不是能夠進行提前的預防。
主持人:
我記得有一個美國大片這個名字就叫做“彗星撞地球”,也有的是翻譯的是別的名字。
龐之浩:
“天體大碰撞”。
主持人:
“天體大碰撞”,講的其實就是這樣的一個故事。我們正好也選擇了其中的一個片段,一起讓大家來看一下。
解説:
片子就是反映了一個小孩,14歲的少年,發現了一顆彗星,而且這顆彗星後來被證實有可能跟地球相撞,美國就派了一個飛船發射核彈,想把彗星讓它改變軌道,結果由於對那顆彗星不是很了解,把那顆彗星雖然撞上了,但是彗星變成兩半之後,還是向地球襲來,一個大,一個小,而且這時候跟發射飛船上的航天員也失去了聯絡了。小的彗核就是在大氣層燒燬了,但是大的彗核還向地球撞來,情況非常危機。這時候在關鍵時刻又是好萊塢式的結局,又跟那個飛船的航天員聯絡上了,以後飛行航天員捨身取義,最後通過跟它同歸於盡,改變了彗核的軌道,使地球避免了災難的這麼一種損傷。
主持人:
實際上剛才一開始我們就談到了,這次撞擊是不是能夠改變彗星的軌道,剛才焦教授説能夠改變,但是微乎其微。但是通過這次“深度撞擊”,這次成功的和人造的天體和彗星進行親密接觸這樣一個計劃的實施,能夠積累一些資料,為將來就像大片説的萬一有這樣的一個情況發生的話,是不是能積累一些經驗。
焦維新:
對。如果真要有一天,一顆彗星向我們地球飛來,究竟採取什麼辦法呢?用核彈只是方法之一,那個大片已經介紹了,如果這個彗星核非常堅硬,爆炸之後使它産生幾個大塊,這幾個大塊如果向我們地球飛來的話,那也會對人類帶來很大的危害。如果假如説是比較稀鬆的,經過爆炸以後,它變得碎化了,它就不至於撞大地球上,所以我們要根據彗星的結構採取不同的方式,假如説彗星的結構是強度非常大,非常硬,那麼我們不一定説直接把它炸毀,而是在附近比如説爆炸一顆核彈,靠著核彈的推力把它改變軌道,那麼這也是一種方法。所以要根據彗核的構造來選擇我們合適的,阻擊他的方式。
主持人:
不管怎麼説這次計劃的成功的實施,可以告訴人們這樣一個事實,那就是人類完全有能力通過自己的高科技,高技術向外太空發射一個人造的天體,同時能夠準確的命中目標,是不是可以得到這樣的一個結論?
焦維新:
這次應該説非常的完美,飛行了4億多公里,而且能進距離的打擊這個目標,應當説對人類戰勝這种太空災害,也增強了信心。再回到這個話題就是外來天體撞擊地球,方才提到了我們用核彈,其實也不光是一種方法,人類也想出了其他的方法,比如説在月球上建立一個基地,有激光素,用激光素來照射它,雖然那不能説一下子把這個天體給燒化了,但是給它中間加熱以後,可能造成它爆炸。另外人類還想到,比如説在一個天體上按上太陽帆,利用陽光的壓力把它推離原來的軌道,所以現在人類對這方面已經開始進行思考,而且提出了一個比較有效的方法。
主持人:
總之,這一次“深度撞擊”號的計劃的成功實施,可能説對全人類來説,也是一次非常有意義的科學實驗,而且它在其中體現這種高科學也使人嘆服,最終也使人們通過對這件事情的了解,加深了對於彗星的科普知識方面的一個普及。
好,今天就這個話題我們先談到這兒,非常感謝兩位專家到演播室接受我們的採訪,謝謝你們。好,觀眾朋友們今天的《今日關注》節目就到這裡結束,感謝您的收看,再見。
製片人:王躍華
策 劃: 滕雙雙
編 輯: 全曉通 施蕾
主持人:魯健
監 制:范昀
責編:薛藍