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美国西部太平洋时间7月3日22时52分(北京时间7月4日13时52分),由美国宇航局设计建造的人类首个彗星撞击器“深度撞击”号,在经历了6个月、4.31亿公里的漫长太空之旅后,成功击中“坦普尔1号”(TEMPEL1)彗星的彗核表面,在太空中绽放出绚丽的焰火,完成了人造航天器和彗星的“第一次亲密接触”,开启了人类航天新纪元。
这项史无前例的“炮轰”彗星计划最早于1996年由3位美国科学家提出,1999年11月1日正式启动,耗资3.3亿美元,并被列入美国宇航局的“发现”探测计划。2005年1月12日,在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的航天发射中心,“深度撞击”号彗星探测器搭乘“德尔塔II”型火箭成功进入太空,开始了自己的“追星”之旅。其实说“追”并不完全准确,因为“坦普尔1号”彗星的运行速度高达每小时10万公里,“深度撞击”号的时速则不到8万公里。事实上,探测器是在精确计算飞行轨道后恰好与彗星在太空中相遇,“拦截”到“坦普尔1号”的。
7月3日,在距离预定撞击时间24小时之前,重达372公斤的铜质撞击器与“深度撞击”号探测器成功脱离,向着“坦普尔1号”彗星的彗核直驶而去,开始进行最后的冲刺。由于撞击地点距地球1.32亿公里,信号传回地球需要用7分半钟时间,所以,最后的两小时完全由撞击器自行导航。在经过3次轨道修正后,撞击器终于以每秒10.3公里的速度成功击中了“坦普尔1号”。根据推算,撞击产生的能量相当于4.5吨TNT炸药的威力,并在彗核表面留下一个约30米深、一个足球场面积那么大的深坑,撞击使彗核表面的细粉状碎屑腾空而起,可能有数十万吨之多,在太空中绵延数千公里。由“深度撞击”号母船发回的图片证实,撞击场面与此前预计的毫无二致:撞击器击中彗星下部,撞击处出现了一个明亮的光斑,冲击产生的碎片在空中散开,在彗星上空形成一片云雾。只是由于尘埃的遮挡,科学家们预计要在几周后才能准确观测到被撞击后的彗核表面。
此次撞击是人类探测器在彗星上留下的第一个印记。科学家们将其形象地比喻为:“在一颗高速飞行的子弹上发射另一颗子弹,在正确的时间、地点去击中第三颗飞行的子弹。” 而所有这一切都发生在距离地球1.32亿公里外的遥远太空中,其难度之大可想而知。那么人类为什么要不远万里去撞击一颗彗星呢?难道只是为了在太空中上演一幕绚烂的太空焰火?
“深度撞击”号彗星探测器所肩负的任务是要解答长久以来人类对于彗星本身、太阳系的形成、甚至生命起源的诸多疑问。
彗星是太阳系中最原始的天体,它们是由形成行星的最原始材料构成。由于太阳系内距太阳较近的天体构成物质在太阳的作用下经过四十几亿年的演化,与形成初期有了很大的变化,而彗星没有地质运动,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),其内部也很少发生化学反应,所包含的物质结构和成分基本还保持在形成初期的原始状态,保存着太阳系诞生时许多珍贵的信息,堪称太阳系的“化石”。因此,对彗星的研究将很有可能为人类揭开太阳系和行星起源的秘密。
此外,对彗星的研究还将验证“生命起源于太空”这一说法的可能性。由于彗星是由水冰、二氧化碳冰、甲烷冰和大量尘埃、岩石物质组成,并含有丰富的有机物质,因此科学家猜测彗星可能就是地球上生命的起源。一种理论认为,在距今39亿年前,太阳系的各个行星都曾受到过彗星的密集轰击,其中一部分降落到当时炙热无比的地球后,融化形成了海洋。在地球合适的环境下,彗星带来的有机物质逐渐演变成最原始的生命。
而多年以来,人类一直对彗星的核心部分——彗核的结构及其物质组成知之甚少,因此,科学家们希望通过“深度撞击”这项大胆的计划使“坦普尔1号”彗星的内核充分暴露,以供研究。但也许有人会担心,如此猛烈的撞击,会不会改变彗星的运行轨道并威胁到地球的安全呢?答案是完全不会的。首先,经过科学家此前的严密的考察和计算,“坦普尔1号”是一颗运行轨迹不可能威胁到地球的彗星,它的近日点是地球到太阳距离的1.5倍。其次,“坦普尔1号”彗星的彗核直径有5公里,相当于一座普通城市的大小,而撞击舱的体积只有一个家用电冰箱大小,经过估算,撞击将会使彗星的速度每秒钟增加万分之一毫米,但这也只是使它原来5年半的轨道运行周期减少1秒而已。对此,科学家形象地称之为“一只蚊子撞上一架波音767客机”。而且,撞击发生时,“坦普尔1号”彗星远在距地球1.32亿公里以外,并且正在远离地球,因此它的碎片也不可能撞上地球。
实际上,“深度撞击”计划不仅不会给地球带来灾难,反而是人类预防小型天体撞击地球的一次有益尝试。在1998年美国拍摄的科幻灾难影片《深度撞击》(中文译名《彗星撞地球》)中,人类发现一颗彗星即将与地球相撞。为了拯救地球,人类发射了“弥赛亚”号宇宙飞船去炸毁彗星,但由于不了解彗核的结构,行动失败。最终“弥赛亚”号选择牺牲自己,冲着彗星进行了一次悲壮的“深度撞击”,从而避免了一场人类的浩劫。虽然这一切只是科幻大片中的场景,但担心小型天体撞击地球却绝非是杞人忧天。1994年7月16日,苏梅克-利维9号彗星同木星相撞,造成人类观测到的太阳系中最大的爆炸。撞击持续了一个星期,其威力高达6亿吨级——相当于人类现有核武器总威力的75倍,在木星表面造成了地球大小的创口。如果这样的撞击发生在地球上,后果不言而喻。2004年圣诞节前夕,天文学家发现,一颗直径为400米的小行星正向地球飞来。虽然美国宇航局宣布它击中地球的几率仅为1/ 71000,但人们还是禁不住担心《彗星撞地球》中的浩劫场面会成为现实。“深度撞击”计划为撞击小型天体积累了宝贵经验,在技术上使人类改变小型天体运行轨道、预防其撞击地球成为可能,能让我们看到动用人类自己的力量避免天外灾难的希望。
“深度撞击”已经完成,但科学家们还在日以继夜地分析着观测到的各种数据,预计此次撞击要到明年3月才会得出科学结论。而“深度撞击”号彗星探测器的母船目前已经完成使命,科学家们准备让它继续飞行并于2009年1月进行另一次“深度撞击”,为彗星研究贡献出它最后的生命,目标是一个名叫波辛(Boethin)的彗星。
小资料
“深度撞击”号彗星探测器
“深度撞击”号彗星探测器由两部分组成,其中的母船长约12米,重380公斤,大小相当于一辆吉普车,主要负责近距离观测撞击彗星的过程,并把观测结果和撞击舱的数据传回地球;撞击舱是一个边长约99厘米的立方体,由铜铝合金制成,重372公斤,看起来更像一个茶几。撞击器不仅仅是个“铜疙瘩”,它自带推进器和撞击定位感应装置,该装置一方面不仅能够帮助定位飞行轨道,还可以在接近彗星的过程中不断拍照。它传回的最后一张彗星照片是在撞击前3.7秒拍摄的。
“坦普尔1号”彗星
“坦普尔1号”彗星是在1867年由德国天文学家恩斯特·威廉·勒伯莱希特·坦普尔发现的,并以他的名字命名。这颗彗星在火星和木星之间、围绕太阳的椭圆轨道上运行,每5年半环绕太阳飞行一圈。“坦普尔1号”长径14公里、短径4.8公里,彗核被直径8万公里的彗发包围,彗核自转周期约42小时。之所以选它作为撞击对象,主要是因为这颗彗星发现早,运行轨迹和状态都比较稳定,不会有很多新挥发的物质,利于观测。而且,该彗星具有一定代表性,适合对所有彗星的研究。再者,“坦普尔1号”的轨迹位置会经过火星和木星,“深度撞击”号所发射的“炮弹”能在较短的时间内“打中”它,而且撞击地点也适合从地球上进行观测。
撰文 本刊记者 刘嵘
编辑 刘嵘
供稿 《人民画报》杂志
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