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《科学24小时》

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“苏梅克”和“星尘号”——两个探测器的情人节

2013-05-06 20:48:42

探测器会跟我们一样过情人节——科学家的安排就是这么浪漫。对“苏梅克”和“星尘号”这两颗探测器而言,同样的情人节却有着不同的归宿……

 

“苏梅克”和“星尘号”——两个探测器的情人节

北辰

 

2001 2 12 日,当地球上的人们为即将到来的情人节忙碌的时候,在遥远的太空中,“苏梅克”探测器已经提前过起了情人节,这一天它开始缓缓下降,并于13 日的早晨在爱神星上着陆。当年这是一个非常重大的航天事件。10 年之后的2011 2 14 日,同样的剧情再次上演,“星尘号”探测器不远千里与坦普尔1 号彗星汇合,度过了它们的情人节。

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远行目的不同

20 世纪90 年代,为了节省探索太空的费用,美国提出了“更快、更好、更便宜”的口号,以此指导探测器的研制和发射,“苏梅克”探测器就是这一时代的产物。

“苏梅克”的任务是探测一颗名叫爱神星的小行星。爱神星于1898 年被科学家发现,是一颗距离地球较近的小行星。别看它是一颗小行星,但对人类的帮助可大着呢!科学家正是利用爱神星大冲,才在1931年通过国际联合观测,最终获得了日地距离的精准数值。

“苏梅克”在奔赴与爱神星的约会途中,可是全心全意的。如果非要鸡蛋里挑骨头,那就是它在途中顺便看了几眼从身边经过的253号小行星——马西德,它拍摄了144 幅高清晰度的马西德表面的图片。当然,“苏梅克”在飞越地球上空时还拍摄了大量的地球照片,回望地球家园,这也是人之常情。它对爱神星的锲而不舍足以感动爱神。

但是,“星尘号”跟“苏梅克”比起来,就天差地别了。“星尘号”探测器是一个行星间宇宙飞船,主要目的是探测维尔特二号彗星和它的彗发组成成分。它所执行的任务十分复杂,它要把目标彗星上的物质带回地球,并在完成这个任务之后,再去跟下一个探测目标——坦普尔1 号彗星约会。从这点上来说,“星尘号”远谈不上用情专一。

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历经行程不同

“苏梅克”于1996 2 17 日发射,发射之后它并不是简单地朝着爱神星运行,而是不断地借助各个天体的引力,来给自己加速,从而获得远赴爱神星的动力。地球就是很好的加速助推器。1998 1 23日,“苏梅克”以每小时12.9 千米的速度从伊朗西南部上空飞过,借助地球引力,达到第二宇宙速度并成功变更轨道,成为了一颗在太阳系遨游的人造行星。它在茫茫太空中不知疲倦地飞行了5 年,环绕着太阳飞行了两圈,历经32 亿千米的漫长航程后才抵达终点,与爱神星相会。

当然,“星尘号”的旅程也不少。它于1999 2 9 日从地球出发,首先前往维尔特2 号彗星。为了到达目的地,“星尘号”围绕太阳转了3 圈,到2004 1月,它已经跑了34 亿千米。尽管此刻它的行程已经超越了“苏梅克”,但它却还要执行一项艰巨的任务——获取维尔特2 号彗星上的物质。“星尘号”携带的武器是气凝胶,这是一种非常奇特的物质,它的主要成分是二氧化硅,也就是玻璃的主要成分。玻璃异常坚硬,但气凝胶却软得很。但谁能想到,气凝胶竟是一个不折不扣的大力士,可以轻易承受相当于自身质量4000 倍的压力。气凝胶被安置在一个类似网球拍的罩子内,当“星尘号”从维尔特2 号彗星旁边经过的时候,它伸出这个球拍,就收集到了彗星上的尘埃物质。

2006 1 15 日,“星尘号”又来到了地球上空,释放了返回舱,把它所得到的彗星物质顺利地送到了地面后,又点燃了火箭,加速飞行,重投太空的怀抱。“星尘号”压根就没想过情人节的约会,直到几年之后,美国科学家才决定再给它安排一次任务,所以它才会在2011 年的情人节与坦普尔1 号彗星相见。

 

见面感受不同

“苏梅克”为了能与爱神星相会,吃尽了苦头。当它接近爱神星后,需要不断地调整轨道,以便近距离与爱神星相会。在1998 12 21 日进行预定的轨道修正时,它与人类的通讯一度中断,直到第二天才恢复,此时它已错失了与爱神星交会的良机。直到1999 1 4 日,经过24 分钟的轨道修正,它才从背后逐渐接近爱神星,并于2000 2 月与爱神星相会,成为它的卫星。这个时候,它终于可以好好地观察爱神星了。

一般星球都是圆形的,但爱神星并非如此。它是一颗马鞍形的星球,一个半长轴为33 千米,另两个半长轴都是13 千米,这种不规则的外形看上去就让人觉得不舒服。而且在上亿年的独处岁月里,不断有陨石撞击它,并在它的表面留下了无数的撞击坑,看上去,就像是爱神星脸上的麻子,“苏梅克”看到这样的约会对象,不免会有些许失望。

作为彗星,坦普尔1 号更不可能是圆形的,不仅如此,它还有更加丑陋的一面。在2005 年,人类的深度撞击飞船对它实施了撞击,那是一个含有铜元素和铝元素的炮弹,上面携带着照相机和望远镜,以帮助它导航,爆炸的能量相当于4.5 TNT 炸药爆炸时的能量,这颗大炮弹准确地撞击到彗星上。经过这么一次撞击,坦普尔1 号彗星的表面便留下了一道难以愈合的疤痕,而“星尘号”便是科学家派去观察这道疤痕的。

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最终结局不同

爱神星不起眼的外貌,并不能影响“苏梅克”对它的忠贞。当“苏梅克”在2000 2 14 日与爱神星汇合后,它俩就开始在同一个轨道上环绕太阳运行。从这个时刻开始,“苏梅克”就给爱神星拍摄了大量的照片,并把这些照片发送回地球。在作为爱神星卫星的岁月里,“苏梅克”与爱神星始终围绕着共同的引力中心旋转,就像在跳交谊舞,这是一个十分浪漫的过程。2000 2 14 日是它们恋爱的开始,这一天就是情人节。

经过一年多的恋爱,它们的爱情终于有了结果。虽然“苏梅克”的设计者并没有让它具备着陆小行星的能力,但为了爱情,它还是义无反顾地降落了。20012 12 日,“苏梅克”向爱神星缓缓靠近,在此之前,它已经逐步降低了自己的轨道,以此接近爱神星。2 13 日凌晨3 时,“苏梅克”在距离爱神星只有120 米的地方,传出了最后一张照片,继而成功降落。让人欣喜的是,降落之后,它并没有粉身碎骨,依然保持正常的通讯功能,并不断向地球传回讯号。“苏梅克”借此向世人宣布,历经千辛万苦,它终于投入爱神星的怀抱。

对“星尘号”探测器来说,与坦普尔1 号彗星的约会只是它额外的一项任务。况且,彗星还会不停地向外界喷发灰尘物质,“星尘号”要特别小心以免被灰尘撞击。2011 2 14 日,“星尘号”接近坦普尔1 号彗星,最近时距离彗核仅为180 千米。“星尘号”掠过彗星时的速度达到每小时3.86 万千米,利用飞掠时刻,它一共抓拍了72 张照片。传回地球的图片可以看到,当年的撞击坑并非像人们想象的如同足球场那么大,实际上只是一个浅浅的陨石坑,中间充满了填充物。这说明发生剧烈撞击时溅出的大量碎屑物质又重新落回了彗核表面。这是一个蜻蜓点水式的约会,彼此之间都没有好感,也没有任何结果。它们只是在远处彼此观望了一会,便匆匆分离。对“星尘号”而言,直到有一天它的能量耗尽,不能再更改运行轨迹和方向时,它的使命才算完成,当然,它的命运也就此结束。

两个探测器,在经历了与目标天体的情人节约会后,有了迥然不同的结局,“苏梅克”与爱神星成就了一段千古佳话,而坦普尔1 号彗星只能顾影自怜。当然,如果有一天,人类再度需要“苏梅克”时,它还是会放下儿女情长,奔赴远方。




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