人类今日撞击彗星(图)

http://www.sina.com.cn 2005年07月04日11:15 东南快报

　　7月4日，美国独立日的夜空将被无数美丽的焰火点缀，但最引人注目的一朵焰火将绽放在距地球1．3亿公里处的太空中——

　　在浩瀚宇宙中飞行了4亿多公里后，北京时间今日13时52分，“深度撞击”撞击器将以每秒10公里左右的速度“炮轰”坦普尔1号彗星的彗核，在其表面撞出一个大弹坑。届时，随着冰雪和尘埃等四溅，其景象犹如在太空中放出一个“焰火”。

　　如今，“深度撞击”进入倒计时，全世界科学家的目光都聚焦在这场人类史无前例的“太空大片”上……

　　美国宇航局下属的喷气推进实验室当地时间2日晚间在洛杉矶说，“深度撞击”探测器已按计划成功弹射出撞击器。如果一切顺利，充当“炮弹”的撞击器将在24小时后“击中”坦普尔1号彗星。

　　太平洋时间2日23时07分（北京时间3日14时07分）左右，“深度撞击”探测器释放出了撞击器。地面随后收到的信号表明，近400公斤重、约家用冰箱大小的撞击器已和探测器分离，正在向彗核飞去。喷气推进实验室的工程师表示，数据检查表明一切都在按计划进行。

　　按照预定安排，撞击器将在北京时间4日13时52分与坦普尔1号的彗核相撞，上演“炮打”彗星的大戏。撞击地点距离地球约1．3亿公里。

　　这次史无前例的撞击能否顺利进行，尚面临着一些考验。充当“炮弹”的撞击器将在计算机操作下完全自主飞行，它必须能准确地击中目标。“深度撞击”项目经理里克·格兰米尔比喻说，这好比“往飞速运动的针上穿线”。坦普尔1号彗星以每秒30公里的高速运动，而在它轨道前方的“深度撞击”探测器飞行速度约为每秒20公里，飞行器弹射出撞击器“炮弹”后就得立刻调整姿势“躲开”，以免被彗星撞上或被撞击时飞溅的碎屑打上，影响向地面传输宝贵的科学数据。

　　按计划，撞击器将在“出膛”24小时后，以每秒10公里左右的相对速度轰击坦普尔1号的彗核，造成彗核表面留下大深坑。届时，随着冰雪和尘埃等四溅，其景象犹如在太空中放出一个“焰火”。

　　“深度撞击”是美宇航局探测太阳系的“发现”计划中的一个项目。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供研究。他们认为，彗核中可能含有太阳系初生时遗留的物质。“深度撞击”项目经理里克·格兰米尔说，这次撞击将会获得大量的科学知识。

　　普通人有机会观赏“太空焰火”

　　“深度撞击”将在距地球1．3亿公里的太空深处进行，位于室女座的角宿一附近。届时地球上的大多数人难以用肉眼看到这一人造“太空焰火”如何释放，但借助小型天文望远镜和高倍双筒望远镜，部分地区的天文爱好者也许能“隔岸观火”。

　　美国宇航局发布的材料称，在撞击发生时，除了美国西海岸地区以外，坦普尔1号都将处于地平线以下，无法被观测到。撞击前，该彗星的亮度最多只能达到9．5星等（区分天体亮度强弱的等级，星愈亮星等的数字越小），“深度撞击”有可能使该彗星亮度增强15至40倍，达到6星等。而人的肉眼所能分辨的最暗天体的亮度为6星等。

　　中科院南京紫金山天文台研究员王思潮介绍说，在撞击发生后的接下来24小时内，包括中国在内的地球上大部分地区的公众将有机会对“太空焰火”进行观测。

　　“万名中国人”名字将永留太空

　　据这部“太空大片”的参与者——工程师汤德介绍，在此次“深度撞击”中，有中国科学家和美籍华人科学家参与其中。

　　另外，值得注意的是，撞击舱内还携带刻满全球56万天文爱好者名字及其自身讯息、大约像微型ＣＤ般的光盘，其中有上万名中国天文爱好者的名字。当撞击舱冲向彗星的时候，舱内这片刻满全球天文爱好者的名字的光盘，也将同时随之穿入彗星内部，永远留存在彗星上。

　　美国太空总署希望通过这种象征性的将名字送至彗星的方式，以激起大众对宇宙和科学的注意、兴趣与参与感，也是这项活动的目的之一。

　　撞击器

　　将“勇敢献身” 飞行器则“隔岸观火”

　　今年1月12日发射的“深度撞击”探测器至今已飞行了4亿公里以上。它由两个部分组成：一是飞行器；二是外部由铜合金加固的撞击器。在靠近坦普尔1号的彗核时，飞行器将撞击器弹射出去，而自身在近8000公里旁的安全位置观测撞击的过程。

　　飞行器

　　外观：大小约等于一辆福特开拓者汽车，实际上就是一艘飞船。

　　装置：装有高性能的中央处理器和高稳定性的指示控制系统。一个固定的太阳帆板及小的镍氢电池、高增益天线、碎片防护装置、高分辨率成像仪和中分辨率成像仪，34米波长的Ｘ波段无线电与地球和撞击器保持通信。

　　本领：Ａ．传输数据。当撞击器撞上彗星的小段时间内，由于探测器记录数据急速增加，其信号将向地面各个重叠天线传输。探测器上的初始数据将立刻被传输至地面，随后的数据将在一个星期内传输完毕。Ｂ．观测记录撞击过程。Ｃ．收集分析彗核样本。在撞击发生后，使用其光学成像和红外线频谱对撞击和彗星内部物质的碎片扫描，考察撞击后10多秒内彗核的变化，对撞击过程、撞击坑的形成及坑内部成像，获取彗核及撞击坑内部的能量谱，并存储、发送图像和能谱数据。它还接收撞击器发回的数据，收集彗星内部物质样本，分析彗核结构和组成。

　　撞击器

　　外观：看上去像“垃圾桶”，大小接近一台家用冰箱。

　　体重：约400千克。主要由49％的铜和24％的铝制成。

　　装置：一台叫“撞击者目标遥感器”的高精度星体跟踪器。

　　本领：Ａ．提供照片。撞击器与飞越器脱离、在撞向彗核的前2秒，撞击器利用其相机，在距离彗星大约20至300千米之间拍摄有史以来最清楚的彗核照片，照片的分辨率为0．5米／像素。Ｂ．撞击彗核，产生相当于4．5吨ＴＮＴ炸药爆炸时的能量。

　　“坦普尔1号”

　　此次被美国宇航局（ＮＡＳＡ）“相中”的坦普尔1号彗星，于1867年4月3日由法国人恩斯特·坦普尔首先发现，故命名为“坦普尔1号”。

　　其彗核直径约6000米，呈扁球状，周期为5．74年，属于短周期彗星。每隔5年半左右坦普尔1号就要回归太阳系附近，至今已回归太阳附近100多次。

　　在未得到坦普尔1号的彗核数据之前，天文学家还无法准确判断这颗彗星的结构以及彗核大小。因此，ＮＡＳＡ以及世界各地科学家都希望通过这次撞击对该彗星的内部结构和起源有更多的了解。

　　撞击七大疑问

　　为什么选“坦普尔1号”

　　之所以选择坦普尔1号作为深度撞击的对象，主要原因有四：

　　一是人类从100多年前就开始观测它，对其运动状况比较熟悉；

　　二是目前该彗星正处于中年时期，其彗核深处蕴含的物质很具有代表性；

　　三因它距离地球比较近，飞船到达彗核的时间只需半年；

　　四是该彗星不是新进入太阳系的活动型彗星，不会连续地向外喷发气体，因此比较容易看清彗核的外部特征。

　　为什么要“深度撞击”

　　中科院上海天文台赵君亮教授指出，有一个容易被公众忽视的细节，那就是坦普尔1号的“彗核”，尤其是彗核内部深处才是本次撞击真正的“靶点”。

　　今日的撞击之所以需要有一定的“深度”，原因有二：

　　其一，由于坦普尔1号是一颗短周期彗星，它每回归太阳附近一次就会挥发掉一些物质，久而久之便只剩下彗核深处一些不易挥发的“精华”，这些“精华”很可能就是太阳系形成之初的原始物质。

　　其二，由于彗星在绕太阳运动的过程中彗核表面会受到行星际物质的“污染”，而只有彗星内部深处的物质才可能保存有太阳系形成之初的原始物质，为了采集到最有价值的信息，撞击器必须深入到彗核的内部，这就是探测器取名为“深度撞击”的原因。

　　但是，“深度”只是一个相对的概念，因为撞击器自身质量并不大，故撞击彗星后不会改变彗星本身的运行轨道。

　　撞击科学意义何在

　　赵君亮认为，“深度撞击”远不只是美国宇航局导演的一场奢华的“独立日焰火表演”，它具有较为深远的科学意义。

　　意义之一，人类能够藉由坦普尔1号彗星的内部结构，获取太阳系起源和早期演化的线索，进而探寻太阳系的秘密。许多国际天文学家都相信彗星极可能含有太阳系最原始的物质。如果能对彗星彗核深处的这些原始的冰冻残留物作深入分析，就有可能了解40多亿年前太阳系形成初期的情况。

　　意义之二，藉由研究彗星内部结构，尤其是利用撞击所采集到的彗核深处蕴含物质的信息，就能更全面地甄别和理解两种“生命起源”学说。一种称作“本地说”，认为地球上的生命起源于地球本土，即生命是在地球上诞生并不断进化的。另一种称作“外源说”，主张地球上的生命起源于地球之外，最初可形成生命的物质并不存在于地球本土，而是从地球外“引进”的。

　　此外，此次深度撞击还能为地球避免与小天体相撞提供有用的数据。

　　是否威胁地球安全？

　　撞击是在距离地球1．3亿公里外进行的。负责该计划的专家指出，该计划摧毁彗星的可能性极小，现在和未来都不会对地球造成任何危险。

　　美国宇航局的科学家说，他们并不确知届时当重量为372公斤的“铜头飞弹”和坦普尔1号彗星以每秒10．3公里的速度相撞会产生什么样的后果。根据推算，撞击能产生相当于4．5吨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那么大、14层楼那么深的凹洞。

　　不过，这次撞击只能使彗星自身的运行速度出现每秒0．0001毫米的改变，使得其近日点缩小大约10米，运行周期减少不超过1秒。与之相比较，当坦普尔1号彗星于2024年经过木星时，受引力影响，其近日点将改变3400万公里。换言之，人类的“深度撞击”计划对彗星的影响，与自然上演的彗星和木星之间的“擦肩而过”景象相比，几乎可以忽略不计。

　　科学家指出，这一撞击摧毁彗星的可能性极小，“从科学角度来看，‘深度撞击’计划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。”如何确保击中彗核？

　　撞击器

　　携带能提供25米／秒推进速度的肼推进系统，以推进必要的轨道修正和姿态控制。导航系统使用肼推进器将飞行路径变化控制在1毫米／秒的精确度内。为何撞击器是铜制？

　　彗星是由冻结的水、岩石和气体物质凝聚成的，其成分不含有铜元素。因此，铜为主要材料的撞击器撞击彗星彗核后不会混淆彗星物质组成，科学家能够更容易地区别检测出彗星成分。

　　另外，曾在“深空一号”探测器上试验过的自动导航软件也“帮助”撞击器准确执行过任务。

　　若撞击不成功会怎样？

　　美国宇航局做了两手准备，如果“深度撞击”没有按预期的计划击中坦普尔1号彗星的话，那么它会继续飞行，去探测另外6个替代彗星。

　　4种可能结果

　　据中科院南京紫金山天文台研究员王思潮分析，此次“深度撞击”可能出现以下4种结果。

　　第一种可能性是没有击中彗核，其原因是这次撞击难度相当大，因为宇宙飞船“炮弹”和彗星都在以宇宙速度飞快地运动，而且运动路线并不在同一条直线上，这就好比骑在飞快奔驰的马匹上，想用箭射中展翅飞翔的老鹰，难度很大；

　　第二种可能是虽然击中彗核，但由于彗核比预计的坚硬得多，所打出的撞击坑并不大，溅射出的物质也较少，彗星增亮不明显；

　　第三种可能是撞击时爆炸所产生的深坑不下30米深，一个足球场那么大。撞击瞬间被高温熔化蒸发的物质产生节日焰火般的绚丽景象，所溅射出的大量尘埃气体物质使坦普尔1号彗星熠熠生辉，并持续几天乃至几个星期之长；

　　第四种可能是这颗彗星的彗核相当松散，在激烈的炮轰中分崩离析，变成几颗彗核，甚至全部瓦解。

　　王思潮说，估计第三种可能性较大。但需要注意的是，“炮轰”发生在远离地球1．3亿公里之外，地球上所见现象与宇宙飞船近距离观测还是有很大不同的。（来源：综合）