书城工业技术遥远的使命——空间探测器
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第23章 深度撞击

会拍照片的“大炮”

1867年4月3日,德国天文学家坦普尔在法国马赛寻找彗星时,发现了一颗从未见过的彗星。坦普尔发现这颗彗星很大,距离很接近地球。同年5月,莱比锡的天文学家布鲁恩计算出这颗彗星轨道周期为5.74年。这颗彗星被予以承认,后来以发现者坦普尔名字命名——“坦普尔-1”号彗星。

“坦普尔-1”号彗星2005年路过地球。这是一个探测彗星的好机会。1999年11月1日,美国国家航空航天局史无前例的“炮轰”彗星计划开始实施。科学家以电影《彗星撞地球》的英文名字,命名这颗探测器为“深度撞击”号。

“深度撞击”号分为撞击器与飞行探测器两部分。“深度撞击”号飞临“坦普尔-1”号彗星时,飞行探测器发射撞击器,撞击器撞击彗星。撞击器和飞行探测器有一个共同的功能,探测和拍摄照片。科学家称“深度撞击”号是一个会拍照片的太空“大炮”,或者说是一架会发射炮弹的照相机。

飞行探测器重量为650千克,一辆小型越野车大小。飞行探测器的任务是发射撞击 “坦普尔-1”号彗星

“深度撞击”号探测器器,拍摄和搜集撞击彗星时的资料。

撞击器外形为六角形,重量为370千克,冰柜大小。它主要由49%的铜和24%的铝制成,装有一架高清晰照相机。撞击器本身就是一个世界上最聪明的导弹,带有火箭和弹药。它的任务是加大速度撞击彗星,同时拍摄撞击前的瞬间照片。

幽黑深处的星际大战

美国国家航空航天局计划2005年1月12日发射“深度撞击”号探测器,飞向“坦普尔-1”号彗星。7月3日,飞行探测器分离撞击器。科学家选择2005年7月4日美国独立日这天,撞击器撞击“坦普尔-1”号彗星的正面。科学家设想,通过撞击“坦普尔-1”号彗星的彗核,使其内部物质暴露出来,以供考察研究。这次撞击不会改变彗星的轨道,也不会对地球构成任何危险。

一场星际大战拉开了大幕。全世界的目光聚集在太空的幽黑深处。科学家说,当重量为372千克的“铜头飞弹”,与彗星以3.7万千米/时的速度相撞,那会产生什么样的后果呢?根据推算,撞击能产生相当于4.5吨TNT炸药造成的巨大爆炸,并在彗星表面撞击出一个约有足球场大、几十米深的大坑。

在太空撞击彗星能成功吗?用科学家的话说,这好比“一颗子弹驮着的另一颗子弹,要在正确的时间、地点去击中第三颗子弹”,而且是“一锤子买卖”。非常难!但目标已瞄准,炮弹已上膛。

撞击彗星会造成什么后果吗?从科学角度来看,“深度撞击”计划就好比让一只蚊子冲击一架空客A380客机,完全不会影响到彗星本身的运行轨道。“深度撞击”号的惊天一撞撞开了我们的想象力。这是一次史无前例的人造天象,也是一次前所未有的探索之旅。

撞击产生的碎片反射阳光将使彗星变得十分明亮,成为宇宙中最漂亮的烟花。如果天气情况好的话,人们可以在地球上用普通天文望远镜看到这次撞击产生的“焰火”。

如果天气允许,地球上的大部分地区能看到这次撞击引发的“太空焰火”。地球西半球如美国西部的人们尤为幸运。他们不需要借助大型光学仪器就能看到这一撞击奇观。

撞击后6个半小时,彗星将开始进入我国夜空视野。我国大部分地区可看见“炮轰”后喷射出的大量“暴风雪”和尘埃气体云团。

由于彗星是太阳系中最古老的原始天体。科学家们导演这部“大片”的目的,是为了在彗星上撞出个凹坑,希望从坑中溅出的冰、尘埃和气体中发现太阳系生命起源的线索。

“炮弹”已出膛

“炮轰”彗星大片正式上演。激动人心的时刻到了,大戏将在距离地球约1.3亿千米的太空舞台上上演。2005年7月4日,“深度撞击”号走过了4.31亿千米的漫长太空之旅,终于迎来了“坦普尔-1”号。“坦普尔-1”号拖着长长的彗尾,姗姗来迟,一副满不在乎的样子。

“深度撞击”号按照预先制订的“炮轰”方案,潜伏在彗星的必经之路上。近点,再近点;瞄准,瞄准彗星的要害。“深度撞击”号突然发起袭击。

撞击器与飞行探测器分离,加速向彗核飞去。快接近目标了,雾气越来越大,好像有点看不清了。突然,前进的方向出现了越来越浓的雪片。撞击器,瞄准目标!

彗星,特别是彗核都是由一些冰雪和杂质组成的。在浓密的暴风雪中挺进,撞击器必须战胜浓密的冰雪,经受严酷的危及生命的考验。

撞击器飞驰而去,越来越近。在撞向彗核的前2秒,“深度撞击”号利用照相机,在距离彗星大约300至 20千米之间,拍摄有史以来最清楚的彗核照片。撞击器击中彗核时发生爆炸。按照预定安排,充当“炮弹”的撞击器在7月4日13时52分与“坦普尔-1”号的彗核相撞。但撞击器太性急了,提前2分钟撞上彗星。

撞击成功。撞击器击中彗星的彗核后,在其表面轰出一个比足球场还大的“弹坑”。撞击造成彗核表面的冰雪、尘埃等溅起,好比在太空中放出一个大“焰火”。整个撞击花了3.7秒。太空中顿时有许多烟雾状的东西飞腾飘舞,弥漫到四周。科学家们认为,彗核中含有太阳系初生时遗留的物质。科学家希望借助此次撞击,对太阳系诞生的过程有更多了解。

美国国家航空航天局宣布,撞击器“击中”目标——“坦普尔-1”号彗星。美国国家航空航天局的地面飞控中心大厅里一片欢呼。“深度撞击”号给科学家带来的既有好消息,也有坏消息。

蓬松的“雪球”

从“深度撞击”这部太空大片中,有人欣赏到了壮丽无比的人造天象;有人从铜质撞击器联想到了未来的太空精确制导炸弹;而科学家最想了解的是彗星的内部结构。

彗星由太阳系原始星云的遗留物在至少45亿年前生成。20世纪50年代,

美国科学家惠普耳提出了著名的“脏雪

球”理论,认为彗核是由冰和尘埃冻结在一起的团块。

1986年,哈雷彗星回归。欧洲空间局的“乔托”号探测器,飞到距离哈雷彗星彗核仅仅数百千米的地方,拍下了哈雷彗星彗核的照片,为“脏雪球”理论提供了初步支持。不过,在“深度撞击”之前,科学家还从未如此直接地观测过彗星内部结构,揭开蒙住彗核的那层神秘面纱。终于,“深度撞击”为科学家带来了一些惊喜。

科学家将“坦普尔-1”号彗星的彗核比作一堆蓬松的雪球:彗核是一个多孔结构,平均密度约为每立方米600克,比水要轻得多。科学家形容说,能用手将彗星这个蓬松“雪球”捅穿。棉衣之所以保温,就是因为纤维间大量的空气存在。彗核,这种蓬松多孔的结构也起到了很好的保温作用。彗星可以把来自太阳的热量屏蔽在其表层,从而使内部保持原来的状态。

由于彗星地处太阳系边缘的寒冷地带,科学家先前已经推测:彗星内部的物质结构和成分与彗星形成初期相比,应该不会有什么变化。这是科学家乐于听到的好消息。

地球生命的起源

科学家们惊奇地发现,直径仅数千米的“坦普尔-1”号,地貌形态竟然也颇为丰富。彗核既有非常平坦的区域,也有一些可能是太空中更小型天体撞击所形成的“弹坑”。科学家通过光谱分析发现,“深度撞击”之后,“坦普尔-1”号彗核喷发物中,含碳有机分子含量急剧增加。这表明彗星内部含有大量的有机分子。有机分子是生命的起源。“惊天一撞”到底撞出了多大一个坑?科学家们在碰撞前估计,那个“弹坑”约有100米宽,数十米深。

撞击没有精确的结果,这是因为当“深度撞击”后,飞行探测器的拍摄位置处浮尘没有散开;之后飞远了,又看不到了。哪怕以后再发射探测器靠近彗星拍摄,也不太可能看清楚这个“弹坑”。因为,彗星实在是一个善于变脸的家伙。彗星的活动让表面总处于不断的变化之中。下一个回归周期的时候,天文学家也许不认识它了。

“深度撞击”中,美国国家航空航天局做到全球共享,免费提供影像信息,普及天文、宇航和科学知识。科学家不希望将科学和自己神秘化。“深度撞击”计划首席科学家风趣地说:如果再拨出一大笔预算,再来一次“深度撞击”,他会有更好的主意,更精彩的撞击,引起大众的更大注意,尽管这是一次10亿美元的赌博。