「深度撞擊號」開啟後續使命觀測彗星和地外行星

文 ◎ 方洪

帶著人類首度撞擊彗星任務，二零零五年一月十三日「深度撞擊號」升空，並於半年後成功撞上坦普一號彗星。二零零七年十二月卅一日，「深度撞擊號」將飛越地球，踏上長達兩年攔截哈特利彗星的旅程。

最近，美國航天局(NASA)已經授權馬里蘭大學的一組科學家承擔「深度撞擊號」飛船的後續研究項目。這項為期兩年半的太空項目將集中精力於地外行星的觀測和對「哈特利二號」(Hartley 2)彗星的研究。

這個代號為「EPOXI」的太空項目由兩部份組成。在飛往哈特利二號彗星的頭六個月中，飛船的主要任務是觀測地外行星——這部份探測工作被命名為EPOCh，也就是「地外行星觀測與鑑定」的英文縮寫。觀測對象是五顆恆星，科學家們相信，它們的周圍很可能存在著類似地球的行星。「深度撞擊號」飛船裝備了兩架望遠鏡，其中較大的一臺將在觀測地外行星的研究任務中大顯身手。

當「深度撞擊號」接近彗星的時候，飛船上的全部三臺主要設備將都派上用場，除了兩架配備了數碼相機的望遠鏡，還有一臺紅外光譜儀。這將是人類首次在近距離觀測哈特利彗星。

這兩個研究項目看上去完全是不相關的、獨立的。但其實有著內在的聯繫。馬里蘭大學的天文學家，同時也是「深度撞擊」號首席研究員的阿赫恩表示，兩項研究都將對瞭解恆星系統的形成產生重要影響。

當然了，我們最關心的還是太陽系的過去、現在和將來。

歷史性撞擊

「深度撞擊號」是一艘曾經創造歷史的飛船，觀測地外行星和哈特利彗星這兩項任務都僅僅是前期工作的繼續。

「深度撞擊號」撞擊「坦普彗星」藝術假想圖。(法新社)

二零零五年七月四日，「深度撞擊號」釋放的一枚探測器成功的撞上了「坦普一號」(Tempel 1)彗星。「深度撞擊號」也頓時成了世界各大媒體上的明星。從技術角度講，這次撞擊的成功意義重大。這不僅需要精確計算彗星的運行軌跡，同時，飛船的發射和飛行控制都必須完美無缺。

對於有可能威脅地球的一些小行星，科學家們普遍認為，最佳的方法是採用航天器進行攔截。因此，「深度撞擊號」無疑是一場實戰演習。

不過，撞擊「坦普一號」彗星的主要科學價值還在於幫助瞭解彗星的構成，從而推斷太陽系的形成過程。但是出人意料的是，撞擊後的一系列數據分析卻讓科學家們感到搖頭。

「博雷利」(Borrelly)彗星。(法新社)

美國航天局發射航天器對彗星進行研究迄今有三次。一是一九九八年發射的「深空一號」太空船。在成功的完成了既定的太空技術測試後，「深空一號」飛臨「博雷利」(Borrelly)彗星，並近距離拍攝了大量照片。這在當時，可以說是為人類提供了關於彗星最佳的數據和影像信息。

接下來，另外一艘飛船「星塵號」於二零零六年與「維爾特」(Wild 2 )彗星擦肩而過，並伸出「手臂」收集了彗星點塵埃顆粒。

「星塵號」太空船。(NASA)

「深度撞擊號」則更進一步，它不僅僅是飛掠彗星，還深深的親吻了「坦普一號」彗星。撞擊產生的大量塵埃物質可以幫助科學家瞭解構成彗星的物質和其組成方式。

但是這三次彗星探索得到的數據卻有許多矛盾的地方。

科學家們意識到，彗星的形成可能比預期的複雜。目前通行的理論可能面臨大幅度改寫。

阿赫恩表示，目前最大的問題在於不同的彗星表面圖像特點大相逕庭。研究人員希望藉助更多的、新的觀測數據，來作出可靠判斷。比如說，某些來自「深度撞擊」實驗的數據究竟是坦普一號特有的，還是彗星的普遍狀態？類似的問題有待於回答，這也是最初設計「EPOXI」探測計畫的初衷。

二零零七年十二月卅一日，「深度撞擊」號飛船將飛越地球。利用地球的引力作用，飛船將被重新定向；同時呢，引力還可以提供助推力來為飛船提速。然後，「深度撞擊」號將踏上長達兩年的「攔截」哈特利彗星的旅程。

其實，「哈特利二號彗星」並非是最初的選擇，而是直到今年十月份才趕鴨子上架成了研究目標。科學家們原來的打算是研究「波森」(Boethin)彗星。然而這顆彗星似乎不太願意成為明星，開始跟天文學家們玩起了捉迷藏。即使有許多天文臺和觀測者的協助，研究人員仍然無法找到這顆神祕的彗星究竟去了哪裏。最後，人們不得不選擇了「哈特利彗星」作為研究的對象。

據阿赫恩介紹說，哈特利其實和「波森」一樣有趣，它們都具有小而活躍的彗核，而且通過周密的計畫，觀測「哈特利彗星」的收穫可能比「波森」還要多。

觀測地外行星

人們一直對地外生命是否存在感興趣。對於科學家們來說，最有可能存在生命的地方，理所當然的是那些具有與地球相似特徵的其他星系的行星，比如表面有岩石的質地、有水、適宜的溫度等等。

迄今為止已經有兩百多地外行星被發現。不過其中的絕大多數都是間接發現的，比如利用引力透鏡技術等。由於恆星的光亮要遠遠高於周圍的行星，因此直接觀察其他星系的行星幾乎是不可能的。但是有一種情況例外，就是當行星在恆星前面穿過的時候，會造成類似日蝕的景觀。地球上的觀測者可以通過行星在恆星面前形成的暗影，來確定行星的存在。

「深度撞擊號」下一步的主要任務就是直接在太空中觀察這種現象。研究人員相信，如果幸運的話，完全可以發現新的行星，而且效果比在地球上觀測要好。據悉，利用這種方法可以辨析的最小行星是三倍地球大小。

另外，太空船還將為地球拍攝可見光區和紅外光區的照片，作為參照。

飛船將要觀察的五顆恆星都已經確認有行星存在。這些行星都是通過前面提到的「日蝕」方法發現的。科學家們稱這些行星是「熱木星」，原因是它們的體積都較大，並且有著濃厚的大氣。同時它們同恆星的距離比地球距離太陽要近，表面溫度也很高。

研究人員們猜測，這些已經發現的「熱木星」周圍可能還有其他的行星。「深度撞擊號」太空船將長時間的「盯」著這些恆星，科學家相信，他們可以在恆星周圍發現更多的行星。

拜訪「哈特利」的使者

對地外行星的觀測大約將在二零零八年六月結束，此後，飛船將開始漫長的旅程，向「哈特利彗星」飛去。根據計算，飛船將在二零一零年十月十一日到達距離彗星最近的位置(五百五十哩)。在這將近三年的時間裏，飛船將在太空中穿行一百六十萬哩，這相當於在地球與太陽之間往返九次。那時候飛船距離地球有一千二百四十哩遠的距離。

「深度撞擊號」飛船將不會釋放任何探測器，也不會撞擊哈特利彗星。它將只是靜靜的觀察、拍照。這將是對「哈特利彗星」最精細的研究，包括表面特徵，以及周圍的塵埃結構等。

飛船的研究內容將主要包括以下幾個方面。一是觀測彗星表面的氣體釋放，尤其是當彗星自旋時氣體釋放的情況。當「深度撞擊號」接近「坦普」彗星時，也曾經進行這樣的觀測。前後對兩顆彗星的觀測比較，將為科學家們提供重要的彗星數據。

其次，飛船將重點觀察彗星表面的冰結晶。當飛船經過「坦普」彗星時，曾經發現表面有冰結晶。

望遠鏡結合數碼相機，將提供彗星的寬帶影像，幫助科學家確定彗核的大小，建立關於彗星形狀的模型。

其他的觀測任務包括：測量彗星表面亮度和顏色；繪製表面地形；觀測環形山的分布，並且與其他彗星的已知情況作比較；測量表面溫度、熱傳導方式等等。◇