“深度撞击”成功“炮轰”彗星

(科学时报综合消息)

撞击器准时“击中”目标 过程3.7秒 传回首张照片

    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),美国宇航局“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”目标——坦普尔1号彗星,地面控制大厅里一片欢呼,“炮轰”彗星大片正式上演。

    据新华社消息,这项史无前例的“炮轰”彗星计划始于1999年11月1日,美宇航局于2005年1月12日成功发射“深度撞击”号探测器。在7月4日撞击彗星之前,“深度撞击”号走过了4.31亿公里的漫长太空之旅,终于迎来了与坦普尔1号“亲密接触”的激动人心时刻。

    撞击器击中彗星的彗核后,会在其表面轰出“弹坑”,使其内部物质暴露出来供研究。据预测,撞击会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”。

    科学家们认为,彗核中含有太阳系初生时遗留的物质,希望借助此次撞击对太阳系诞生的过程有更多了解。美宇航局专家表示,这次撞击不会改变彗星的轨道,也不会对地球构成危险。

    彗星可能的起源地,是太阳和另一个恒星之间、笼罩太阳系的奥尔云,距太阳约5万天文单位(1天文单位约为1.5亿公里)。天文学家估计,奥尔特云中可能有数以千亿计的彗星。

    天文学家猜测,奥尔云是由45亿年前太阳形成时的残余物质构成的,由于远离太阳的热影响,起源于它内部的彗星可能保留了太阳诞生时的物质。此外,包括地球在内的行星,大约39亿年前都曾受到彗星的密集轰击,而不久后地球上就出现了生命,两者之间可能有联系。彗星上的大量冰雪成分,甚至可能是地球上水的来源之一。

    这些猜想,可能在美宇航局的“深度撞击”中找到线索。科学家计划用一个近400公斤重的撞击器轰击彗星坦普尔1号的彗核表面,释放出的能量相当于4吨多高能炸药。这次撞击会将彗核内部可能包含的太阳系原始物质暴露出来,科学家也可以从撞出的坑来判断彗核的特性。

    美宇航局下属的喷气推进实验室介绍说,“深度撞击”要达成的科学目标包括:首次直接探测彗核内部物质;了解彗核表面的构成、密度、强度及其多孔性;通过比较,研究彗核表面和其内部物质的关系;了解彗星演化的历史。根据撞击坑的形状和深度等,可以推断彗核物质是保持着“原始状态”,还是发生了变化。有关的猜想,都可能在美国7月4日的“撞”中见分晓。

发射                              旅途                         瞄准

调整                    点火                      撞击

弹坑                     焰火                          观测

 

 

中国专家点评“炮打”彗星 

    新华社电 北京时间7月4日13时52分左右,美国“深度撞击”探测器释放的撞击器准确命中坦普尔1号彗星。此次撞击有助于揭示哪些天文谜团?关于彗星的形成原因和运行我们有多少了解?如此“轰击”天体能给人类带来哪些其他方面的启发?中国科学院国家天文台研究员李竞对这些问题进行了解答。

    李竞研究员说,在太阳辐射压和太阳风的作用下,彗星上的一些物质会逐渐蒸发。早先科学家通过地面望远镜观测,已知道彗星上蒸发的物质中有水、高分子物质和有机物。

    上世纪50年代有专家提出,彗星可能是由冰和岩石组成的松散“脏雪球”。但是,科学家迄今对彗星的彗核结构及其物质组成知之甚少。此外,坦普尔1号等回归周期在200年以下的彗星,来自已于1992年被证实存在的“柯伊伯”带。这个扁平环状带位于海王星以外,其中的天体都有可能保持着46亿年前太阳系形成时期原始物质的结构和状态,而离太阳较近的星体在太阳作用下,其原始物质已面目全非。因此,“深度撞击”在探究彗星内部和太阳系演化方面可谓“一箭双雕”。

    李竞说,坦普尔1号彗星由德国天文学家坦普尔于1867年发现。科学家通过长期观测已知道,这颗彗星在火星和木星之间、围绕太阳的椭圆轨道上运行。它相对于地球的回归周期为5.51年,迄今已发现其至少回归了25次。

    此外,坦普尔1号靠近太阳时挥发的物质不多,因此专家估计,撞击器撞入该彗星后喷发物很可能会较快地“烟消云散”,并且不会重新覆盖撞出的坑,可便于附近的探测器“窥探”彗星内部的奥秘,而具有上述特点的彗星并不多。正是由于这些原因,美国研究人员才将坦普尔1号选为撞击对象。

    据李竞介绍,近年来的探测显示,有些“彗星”没有彗尾或尾巴很小;有些“小行星”却有彗发和稀疏的彗尾;一些“彗星”和“小行星”的运行轨道非常相似。因此,可能并非所有彗星的成分都能用“脏雪球”理论解释,撞击等近距离探测方式均有助于检验这一理论。

    李竞表示,成功实施这种撞击前,科研人员必须精确计算出探测器和被撞击目标的运行轨道,控制住探测器按既定轨道飞行,及时检测飞行参数以确定是否需要修正其轨道,发出指令修正或改变探测器轨道,准确地在预定轨道位置释放撞击器。

    李竞指出,从理论上说,小天体撞击地球的可能性是存在的。如果研究人员通过探测和计算发现某一小天体要“亲吻”地球,那么人类就必须利用自己掌握的科技知识、手段,减灾防灾。这次撞击完满地命中“靶心”,可谓为避免小天体来袭而进行的“练兵”。

    李竞说,撞击后,强大的动能会转变成热能和辐射能,如果像估计的一样,撞击能产生直径
200米、深0米的坑,就会出现剧烈闪光。在美国西部等处于夜晚的地区,天文爱好者能用口径10厘米以上的天文望远镜观测到闪光。尽管如此,探测器和撞击器携带的摄像设备可将撞击过程画面比实时情况晚几分钟传回地球,美国的“哈勃”、“斯皮策”、“钱德拉”和欧洲的XMM牛顿等太空望远镜都能捕捉到撞击情景。


   
 “深度撞击”探测器 

    这次撞击的一方是“深度撞击”彗星探测器所释放出的撞击器。探测器于2005年1月12日由美国宇航局发射升空,迄今已在太空中飞行了近4.3亿公里。探测器由两部分组成,一是飞行器,实际是相当于一台两厢轿车大小的飞船;二是用来轰击彗核表面的撞击器,体积相当于一台家用冰箱,重近400公斤

    飞行器由太阳能电池驱动,其核心是一台防宇宙辐射的主控计算机。它还有1个高增益天线、两个低增益天线,用于向地球传回撞击的数据。飞行器上搭载的科学设备有一套高分辨率观测系统和一套中分辨率系统。其中高分辨率系统包括30厘米直径望远镜、多频谱照相机和红外分光计,用于精确观测撞击后彗核的表面;而中分辨率系统主要是一台12厘米直径望远镜,用于导航和广角观测撞击时的场景。

    撞击器有不到三分之一的质量是加固的铜合金,主要是为了增加撞击彗核表面的动能。它由电池驱动,也有导航系统和飞行控制计算机。撞击器上还有一套中分辨率观测系统,在它撞上彗核之前最后观测彗核表面。 

    坦普尔1号彗星 

    “深度撞击”的另一方是坦普尔1号彗星。它由德国天文学家恩斯特·威廉·勒伯莱希特·坦普尔于1867年发现,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,彗核自转周期约42小时。科学家初步探测,这颗彗星的彗核相当小,直径只有约6.5公里。

    坦普尔1号的轨道平面与太阳—地球构成的黄道平面非常接近,这使它有段时间和地球很接近,这也是“深度撞击”探测器能经过较短距离“捕获”它的最佳时机。

    太平洋时间7月2日深夜,飞行器经过最后一次轨道调整后已经把撞击器“弹”了出去,然后飞行器立刻调整飞行姿势以免和彗星距离太近。预计在撞击器自主飞行24小时、经过3次发动机点火调整后,撞击器和彗星将以每秒10.3公里的相对速度相撞,产生的能量相当于4.5吨炸药。当撞击发生时,飞行器距彗核约8600公里,此后14分钟里,它会来到距彗核500公里处,用高分辨仪器观测撞击的后果。

 

                                                       (科学时报综合消息)