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[社会]太空“深度撞击”
作者:吴国瑛 庞之浩

《青年文摘(绿版)》 2005年 第09期

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       科学家们导演这出“太空大片”的目的,就是为了在彗星——太阳系中最古老的原始天体上撞出个凹坑,以窥探其内部结构,希望从坑中溅出的冰、尘埃和气体中发现一些线索。
       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),美国的“深度撞击”号彗星探测器与坦普尔一号彗星成功相撞,撞击过程3.7秒。地面控制大厅里一片欢呼,美国宇航局“导演”的人类有史以来第一次“炮轰”彗星大片如期上演。美国宇航局喷气推进实验室发言人说:“我们在太平洋时间3日22点58分收到飞行器传回的第一幅图像。”
       3.7秒撞出“足球场”
       7月3日,重约372公斤的铜质撞击器“铜头飞弹”已提前24小时与“深度撞击”探测器分离,并在7月4日穿越坦普尔一号的彗尾、彗发,以每小时3.7万公里的速度直接命中直径6公里的坦普尔一号彗星彗核。
       虽然撞击器最终被彗星吞噬,但是其携带的电子设备将一直传送图像和数据给探测器,拍摄有史以来距离彗星内核最近的图像,直到最终消亡。同时,“深度撞击”号母船也将在距彗星500公里处拍摄撞击的细节,母船自身也带有高分辨率的相机和红外分光计等精密观测设备。在爆炸的碎片击中自己之前,母船有15分钟时间拍摄爆炸的全过程,记录撞击坑的大小、深度、形状和内部结构,分析从彗核内部喷射物质的成分,并将观测到的宝贵图像和数据传回地球。
       根据推算,撞击产生的威力相当于4.5吨TNT炸药爆炸。探测器将在彗星表面撞击出一个约有足球场那么大、14层楼那么深的凹洞。但科学家指出,这一撞击摧毁彗星的可能性极小。
       人们也许会问,这次撞击是否会威胁到地球安全?美国宇航局喷气推进实验室“深度撞击”探测计划科学家唐·约曼斯说,从科学角度看,“深度撞击”就好比让一只蚊子冲进一架波音767客机,完全不会影响到彗星本身的运行轨道。这次撞击是在距离地球1.32亿公里处进行的,这样的能量绝对不会威胁到地球。
       深度撞击为哪般
       彗星是太阳系中最古老的流浪者,装载着被冰封在时间长河中的原始物质,可能含有太阳系形成早期的冰冻残留物。科学家们认为,彗星是由冰和少量岩石组成的小天体,形成地球生命的原始物质很可能是在彗星撞击地球时带到地球上来的。
       科学家们导演这出“太空大片”的目的,就是为了在彗星——太阳系最古老的原始天体上撞出个凹坑以窥探其内部结构,希望从坑中溅出的冰、尘埃和气体中发现一些线索,从而帮助人类解答一些问题——太阳系在40多亿年前行星正在形成时究竟是什么样子?这些原始物质和地球生命起源到底有什么关系?
       1996年,美国3位科学家德拉美尔、白勒顿和赫恩向美国宇航局提出了撞击彗星计划。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”。在改进撞击舱的导航系统后,这项计划于1999年11月1日启动。据报道,此项计划共耗资3亿美元,是人类历史上第一个实际接触并深入探索彗星的空间计划。
       坦佩尔一号彗星于1867年4月3日由坦佩尔发现,每5.5年绕太阳运转一周。它已经穿过太阳系100多次,2005年又是它的回归年,这使它成为研究彗星外层覆盖物发展变化的最佳对象。
       选择这颗彗星作为探测目标,一是因为它离地球较近,飞船到达彗核的时间只需半年;二是它的状态适合本次研究目的,它不是新进入太阳系的活动型彗星,不会向外喷发气体,比较容易看清彗核的外部特征,有利于研究彗核的内部结构;三是人类对其轨道特征、自转特征等运动状态了解得比较清楚。
       “深度撞击”的首要科学目标是探测彗核内部与其表面之间的不同。研究彗星的科学家们相信,彗核的表面已经高度演化,由于多次接近太阳而导致其表层的冰融化,这会对彗星表面以下的物质产生巨大影响。“深度撞击”有望回答的问题之一就是,宇宙的原始物质到底埋藏在彗星内部多深的地方?
       当“深度撞击”发射像“垃圾桶”一样的“铜头飞弹”时,科学家们仅有13分20秒的时间可以进行观察。它所携带的两架望远镜将监测这次撞击,同时也用“哈勃”太空望远镜、“斯皮策”太空望远镜和“钱德拉”X射线太空望远镜等一系列天文望远镜观测撞击的壮景,观察到的结果将在互联网上公布。
       撞击过后
       与以往的太空计划不同,“深度撞击”不是被动地等待和观察,而是人类历史上第一次利用太阳系中的其他天体来做的一个大“实验”。从2005年8月开始,由轨道器拍摄的照片及收集的数据陆续地传回地球,整个数据传输将持续1个月。2006年4月,科学家们分析完这些照片和数据后,该项目最终结束。
       虽然这次撞击会轻微改变这颗彗星的轨道,而且是在坦佩尔一号彗星运转到距离地球最近时进行,但不会使它威胁地球的安全。撞击器撞击彗核的相对速度是10.2千米/秒,这将使彗星的速度发生0.0001毫米/秒的变化,使彗星的近日点减少10米,轨道周期减少数远小于1秒。
       同时,该计划的一个重要任务就是研究如何使彗星和流星改变方向,为地球可能遭遇小天体撞击的危险尽可能积累一些研究数据,以便将来能“转守为攻”。如果地球面临天体撞击威胁,这一实验获得的资料将非常宝贵。
       计划准备期间还有一个有趣的小插曲:2005年5月6日,俄罗斯占星家马林娜·巴伊向法院提起诉讼,控告美国宇航局“深度撞击”计划的实施会给自己带来精神损害,同时也将“破坏整个宇宙的自然平衡”。
       (本刊根据《新民周刊》、《科学世界》综合整理)