2005年1月12日,美國佛羅裏達州卡納維拉爾角空軍基地,一枚大推力運載火箭噴射著烈烈火焰拔地而起、直刺蒼穹。從表面上看,這是一次極普通的火箭發射,沒有絲毫的特別之處,但172天后,一艘由這枚火箭送上太空的、飛行了4.31億公里的飛船卻成為了人類對宇宙探索歷程中的一個里程碑。因為,它所攜帶的一個名為“深度撞擊”的航天探測器,出色地完成了一次人類歷史上前所未有的、最為壯觀的宇宙空間科學實驗──彗星大衝撞。
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撞擊後彗星的景象 |
彗星是太陽系中數量最多和最不為人所知的天體。雖然在古代的中國,就有很多關於彗星的紀錄,但是直到近20年來,人類總共也只獲得了5次近距離觀測彗星的機會:第一次利用空間技術對彗星近距離觀測是在1986年。那一年哈雷彗星走到了地球附近, “喬托”號探測器測量出哈雷彗星彗核的長徑是16公里,短徑是8公里,併為其繪製三維圖像;第二次是在1998年發射的“深空1號”探測器,它于2001年飛近並成功探測了“坡瑞利”彗星;第三次是1999年歐洲發射的“星塵號”探測器,它于2004年成功在“懷爾德-2"彗星的彗尾上取樣,並計劃于2006年回歸地球……
正如哲學意義上從量變到質變的轉化一樣,人類對彗星的認識同樣經歷了一個從最早充滿敬畏的頂禮膜拜到後來被動地發現一些變化規律的漫長過程。而如今,人類終於可以反客為主了,因為“深度撞擊”將以37000公里的時速與“坦普爾1號”彗星的彗核對撞,從而第一次在太空中製造出絢麗的人工天象。
肩負三大使命
人類耗工彌大的這次宇宙空間科學實驗,當然不是僅僅要看一下天際間的“焰火效果”,而是希望通過這次實驗來為一些困惑人類已久的疑難找到一個科學、明確的解釋:
其一:
很久以來,學術界對彗星的構成存在著兩種截然不同的觀點,並一直激烈地爭論不休:一種是已故美國科學家惠普提出的“臟雪球模型”説,另一種為大多數科學家所認可的説法認為彗星是由堅硬的岩石構成的。而孰對孰錯必須要通過撞擊來了解彗星本身的結構。
其二:
由於彗星沒有地質運動,並主要來自於遠離太陽、寒冷的柯伊伯帶(太陽系海王星之外的部分,這裡有為數眾多的小行星等天體),其內部很少發生化學反應,它的表層下因此可能含有太陽系原始的成分。科學家們希望通過這次實驗來得到關於太陽系早期物質狀態的一些信息,以研究太陽和行星的起源。
其三:
有相當一部分科學家一直認為組成原始生命的基本物質可能最早來自於太空。他們猜想,包括地球在內的太陽系行星,大約很久以前可能都曾受到彗星的密集轟擊,而隨後地球上就出現了生命,兩者之間可能存在聯絡。因此,“深度撞擊”的一項間接使命就是考證“生命起源於太空”這一説法的可能性。
於是,“深度撞擊”踏上了漫漫的征程。
裝備精良 身手不凡
中國有句俗話:沒有金剛鑽,別攬瓷器活。那麼,“深度撞擊”肩負如此重大的使命,它又是憑藉什麼來完成這一艱巨任務的呢?
據專家介紹,“深度撞擊”由飛越器和撞擊器兩部分構成。其中:
飛越器的大小約等於一輛福特開拓者汽車,重約380千克。內部裝有高性能的中央處理器和高穩定性的指示控制系統,如一個固定的太陽帆板及小的鎳氫電池、高增益天線、碎片防護裝置、高分辨率成像儀和中分辨率成像儀等,依靠34米波長的X波段無線電與地球指揮部和撞擊器保持通信、收髮指令。它的主要功能為:A.傳輸數據。當撞擊器撞上彗星的小段時間內,由於探測器記錄數據急速增加,其初始數據信號將通過各個重疊天線立刻傳輸回地面,而隨後的數據將在一個星期內傳輸完畢;B.觀測記錄撞擊過程。在彗星被撞擊的24小時前,“深度撞擊”將釋放撞擊器。這時,飛越器將降低速度、改變航線,在距離彗星500千米以內觀測撞擊並記錄過程;C.收集和分析彗核樣本。在撞擊發生後,飛越器通過光學成像和紅外線頻譜對撞擊出的彗星內部物質碎片進行掃描,觀察撞擊後瞬間彗核的變化。然後對撞擊過程、撞擊坑的形成及坑內部成像,獲取彗核及撞擊坑內部的能量譜。接下來在存儲併發送圖像和能譜數據的同時還要接收撞擊器發回的數據、收集彗星內部物質樣本、分析彗核的結構和組成等等。
撞擊器的大小與人們常見的垃圾桶或茶几相近,重約370千克,用銅合金製成。因為由銅與其他材料製成的合金不會被高速運動及撞擊産生的高溫所熔化,也能避免在撞擊之後與彗星物質發生化學反應,它將起到一個牢固結實的錘子的作用。它安裝有一台“撞擊者目標遙感器”,用來在飛向彗星的途中導航並進行必要的軌道修正和姿態控制,當它撞擊彗核時能夠産生相當於4.5噸TNT炸藥爆炸時的能量。此外,它還將為飛越器提供衝撞前全過程的照片。
正是鋻於有了以上“精良的裝備”,2005年7月4日,北京時間13時59分(美國當地時間7月3日22時59分),全球數以億計的科學家、天文愛好者以及普通大眾借助於望遠鏡、互聯網、電視等看到了一個從未出現過的壯觀場面:撞擊器高速消失于彗星,並在其表面産生了一個巨大的閃光,彗星上濺射出大量的內部物質,並生成了蘑菇雲……事後從傳來的圖像上,人們看到了在撞擊後的彗星表面上出現了一個巨大的黑洞。專家推測:撞擊所産生的溫度至少有攝氏幾千度,撞擊器可能在彗星表層深處蒸發了。
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撞擊的結果類似于一個彈坑 |
收穫頗豐 如願以償
“深度撞擊”不辱使命的出色表現令人們大飽眼福、令科學家收穫頗豐。
收穫一:
通過傳回地面的圖像顯示,彗星的形狀及構成與已故的美國科學家惠普所預測的一樣,它的表面與其它星球的火山口有較多類似之處,質地非常鬆軟且多灰。於是一位科學家“戲説”道:“看到它坑坑洼洼的樣子,就無法不令人想到一塊大松餅或是一條長棍麵包。”進而科學家推測:彗星表面以下看似冰雪的東西很可能由太陽系一些原始物質構成。
收穫二:
以往借助於光譜分析方法,科學家已經發現了太空中的確存在多種有機分子,而把有機分子、水分帶來地球的主要載體就是彗星。這次撞擊,在一定程度上驗證了“地球上的水分主要來自於太空” 的説法。
收穫三:
檢驗了人類太空遙控技術的研究成果。
收穫四:
通過這次實驗,科學家對於日後“拯救”地球有了更為直觀、可靠的“方案”:假使日後有彗星危及到地球的安全,人們已知道了如何使彗星停止或改變“航向”的方法。只是,這需要更大的“炮彈”來完成使命。
……
期待再度輝煌
萬事開頭難,但人類畢竟已經邁出了這艱難而又堅實的第一步。展望未來:
從近期看,“羅塞塔”將成為人們關注的下一個熱點。“羅塞塔”是由歐洲宇航局研製的一個彗星探測器,它先於“深度撞擊”于2004年3月發射升空,將用10年的時間去追趕“丘留莫夫──格拉西緬科”彗星,並最終停留在這顆彗星的上空,成為它的人造衛星。同“深度撞擊”一樣,“羅塞塔”也是一個子母航天器,但它攜帶的是一個著陸器──“菲萊”;與“深度撞擊”不同的是,“菲萊”將在彗核表面實現軟著陸。它的任務是在彗核表面鑽一個深度超過20厘米的洞,從彗核的表層以下提取物質,然後放到顯微鏡下研究。
此外,“羅塞塔”還將環繞彗核飛行將近兩年的時間,伴隨彗核逐漸接近太陽,從而觀察彗核上的物質昇華形成彗發和彗尾的全過程。因此可以説,如果“羅塞塔”不出意外,它無疑將成為繼“深度撞擊”後又一大人造天象奇觀。
從長遠看,人類是在不斷進步的,因此有理由相信,在“深度撞擊”這堅實、成功的第一步跨出之後,不斷的驚喜將會接踵而至。因為,科學無止境,探索無極限。
──中央電視臺《科技博覽》欄目
責編:戴昕