带着人类首度撞击彗星任务,二零零五年一月十三日“深度撞击号”升空,并于半年后成功撞上坦普一号彗星。二零零七年十二月卅一日,“深度撞击号”将飞越地球,踏上长达两年拦截哈特利彗星的旅程。

最近,美国航天局(NASA)已经授权马里兰大学的一组科学家承担“深度撞击号”飞船的后续研究项目。这项为期两年半的太空项目将集中精力于地外行星的观测和对“哈特利二号”(Hartley 2)彗星的研究。

这个代号为“EPOXI”的太空项目由两部份组成。在飞往哈特利二号彗星的头六个月中,飞船的主要任务是观测地外行星--这部份探测工作被命名为EPOCh,也就是“地外行星观测与鉴定”的英文缩写。


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“深度撞击号”开启后续使命
观测彗星和地外行星

“深度撞击号”飞向“哈特利二号”。(NASA)

文 ◎ 方洪

带着人类首度撞击彗星任务,二零零五年一月十三日“深度撞击号”升空,并于半年后成功撞上坦普一号彗星。二零零七年十二月卅一日,“深度撞击号”将飞越地球,踏上长达两年拦截哈特利彗星的旅程。

最近,美国航天局(NASA)已经授权马里兰大学的一组科学家承担“深度撞击号”飞船的后续研究项目。这项为期两年半的太空项目将集中精力于地外行星的观测和对“哈特利二号”(Hartley 2)彗星的研究。

这个代号为“EPOXI”的太空项目由两部份组成。在飞往哈特利二号彗星的头六个月中,飞船的主要任务是观测地外行星--这部份探测工作被命名为EPOCh,也就是“地外行星观测与鉴定”的英文缩写。观测对象是五颗恒星,科学家们相信,它们的周围很可能存在着类似地球的行星。“深度撞击号”飞船装备了两架望远镜,其中较大的一台将在观测地外行星的研究任务中大显身手。

当“深度撞击号”接近彗星的时候,飞船上的全部三台主要设备将都派上用场,除了两架配备了数码相机的望远镜,还有一台红外光谱仪。这将是人类首次在近距离观测哈特利彗星。

这两个研究项目看上去完全是不相关的、独立的。但其实有着内在的联系。马里兰大学的天文学家,同时也是“深度撞击”号首席研究员的阿赫恩表示,两项研究都将对了解恒星系统的形成产生重要影响。

当然了,我们最关心的还是太阳系的过去、现在和将来。

历史性撞击

“深度撞击号”是一艘曾经创造历史的飞船,观测地外行星和哈特利彗星这两项任务都仅仅是前期工作的继续。


“深度撞击号”撞击“坦普彗星”艺术假想图。(法新社)

二零零五年七月四日,“深度撞击号”释放的一枚探测器成功的撞上了“坦普一号”(Tempel 1)彗星。“深度撞击号”也顿时成了世界各大媒体上的明星。从技术角度讲,这次撞击的成功意义重大。这不仅需要精确计算彗星的运行轨迹,同时,飞船的发射和飞行控制都必须完美无缺。

对于有可能威胁地球的一些小行星,科学家们普遍认为,最佳的方法是采用航天器进行拦截。因此,“深度撞击号”无疑是一场实战演习。

不过,撞击“坦普一号”彗星的主要科学价值还在于帮助了解彗星的构成,从而推断太阳系的形成过程。但是出人意料的是,撞击后的一系列数据分析却让科学家们感到摇头。


“博雷利”(Borrelly)彗星。(法新社)

美国航天局发射航天器对彗星进行研究迄今有三次。一是一九九八年发射的“深空一号”太空船。在成功的完成了既定的太空技术测试后,“深空一号”飞临“博雷利”(Borrelly)彗星,并近距离拍摄了大量照片。这在当时,可以说是为人类提供了关于彗星最佳的数据和影像信息。

接下来,另外一艘飞船“星尘号”于二零零六年与“维尔特”(Wild 2 )彗星擦肩而过,并伸出“手臂”收集了彗星点尘埃颗粒。


“星尘号”太空船。(NASA)

“深度撞击号”则更进一步,它不仅仅是飞掠彗星,还深深的亲吻了“坦普一号”彗星。撞击产生的大量尘埃物质可以帮助科学家了解构成彗星的物质和其组成方式。

但是这三次彗星探索得到的数据却有许多矛盾的地方。

科学家们意识到,彗星的形成可能比预期的复杂。目前通行的理论可能面临大幅度改写。

阿赫恩表示,目前最大的问题在于不同的彗星表面图像特点大相迳庭。研究人员希望藉助更多的、新的观测数据,来作出可靠判断。比如说,某些来自“深度撞击”实验的数据究竟是坦普一号特有的,还是彗星的普遍状态?类似的问题有待于回答,这也是最初设计“EPOXI”探测计画的初衷。

二零零七年十二月卅一日,“深度撞击”号飞船将飞越地球。利用地球的引力作用,飞船将被重新定向;同时呢,引力还可以提供助推力来为飞船提速。然后,“深度撞击”号将踏上长达两年的“拦截”哈特利彗星的旅程。

其实,“哈特利二号彗星”并非是最初的选择,而是直到今年十月份才赶鸭子上架成了研究目标。科学家们原来的打算是研究“波森”(Boethin)彗星。然而这颗彗星似乎不太愿意成为明星,开始跟天文学家们玩起了捉迷藏。即使有许多天文台和观测者的协助,研究人员仍然无法找到这颗神秘的彗星究竟去了哪里。最后,人们不得不选择了“哈特利彗星”作为研究的对象。

据阿赫恩介绍说,哈特利其实和“波森”一样有趣,它们都具有小而活跃的彗核,而且通过周密的计画,观测“哈特利彗星”的收获可能比“波森”还要多。

观测地外行星

人们一直对地外生命是否存在感兴趣。对于科学家们来说,最有可能存在生命的地方,理所当然的是那些具有与地球相似特征的其他星系的行星,比如表面有岩石的质地、有水、适宜的温度等等。

迄今为止已经有两百多地外行星被发现。不过其中的绝大多数都是间接发现的,比如利用引力透镜技术等。由于恒星的光亮要远远高于周围的行星,因此直接观察其他星系的行星几乎是不可能的。但是有一种情况例外,就是当行星在恒星前面穿过的时候,会造成类似日蚀的景观。地球上的观测者可以通过行星在恒星面前形成的暗影,来确定行星的存在。

“深度撞击号”下一步的主要任务就是直接在太空中观察这种现象。研究人员相信,如果幸运的话,完全可以发现新的行星,而且效果比在地球上观测要好。据悉,利用这种方法可以辨析的最小行星是三倍地球大小。

另外,太空船还将为地球拍摄可见光区和红外光区的照片,作为参照。

飞船将要观察的五颗恒星都已经确认有行星存在。这些行星都是通过前面提到的“日蚀”方法发现的。科学家们称这些行星是“热木星”,原因是它们的体积都较大,并且有着浓厚的大气。同时它们同恒星的距离比地球距离太阳要近,表面温度也很高。

研究人员们猜测,这些已经发现的“热木星”周围可能还有其他的行星。“深度撞击号”太空船将长时间的“盯”着这些恒星,科学家相信,他们可以在恒星周围发现更多的行星。

拜访“哈特利”的使者

对地外行星的观测大约将在二零零八年六月结束,此后,飞船将开始漫长的旅程,向“哈特利彗星”飞去。根据计算,飞船将在二零一零年十月十一日到达距离彗星最近的位置(五百五十哩)。在这将近三年的时间里,飞船将在太空中穿行一百六十万哩,这相当于在地球与太阳之间往返九次。那时候飞船距离地球有一千二百四十哩远的距离。

“深度撞击号”飞船将不会释放任何探测器,也不会撞击哈特利彗星。它将只是静静的观察、拍照。这将是对“哈特利彗星”最精细的研究,包括表面特征,以及周围的尘埃结构等。

飞船的研究内容将主要包括以下几个方面。一是观测彗星表面的气体释放,尤其是当彗星自旋时气体释放的情况。当“深度撞击号”接近“坦普”彗星时,也曾经进行这样的观测。前后对两颗彗星的观测比较,将为科学家们提供重要的彗星数据。

其次,飞船将重点观察彗星表面的冰结晶。当飞船经过“坦普”彗星时,曾经发现表面有冰结晶。

望远镜结合数码相机,将提供彗星的宽带影像,帮助科学家确定彗核的大小,建立关于彗星形状的模型。

其他的观测任务包括:测量彗星表面亮度和颜色;绘制表面地形;观测环形山的分布,并且与其他彗星的已知情况作比较;测量表面温度、热传导方式等等。◇

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