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第24章 近看哈雷彗星的探测器(2)

此次彗星热将意味着又一场太空竞赛拉开了序幕,并且与1986年的那场竞赛相比目标更高:不仅是照相而已,而是要登陆、采样、返回地球。

资料表明,“报名”参加这场竞赛的主要“选手”有欧洲空间局的“罗塞塔”号探测器和美国的“深空1”号探测器等。

“罗塞塔”号探测器示意图“罗塞塔”号探测器已于2004年3月2日由阿丽亚娜—5G型火箭运载,从法属圭亚那库鲁航天中心升空,预计于2011年抵达维尔塔宁彗星。欧洲空间局的目标是使其成为在彗星上登陆的第一个探测器。而“罗塞塔”号的任务则是测量维尔塔宁彗星表层以及表层以下20厘米深处未暴露在阳光下的物质性质,并发回数据。

“罗塞塔”号探测器航行路线十分漫长,途中还要两次利用地球引力助推,一次利用火星引力助推,才可使其进入与维尔塔宁彗星相似的轨道,这样就能以较低速度实施交会。科学家们估算,从2011年起“罗塞塔”号将与维尔塔宁彗星实施长达22个月的交会。

1998年10月,美国成功发射了“深空1”号探测器,并已于2002年9月在距离博雷利彗星2200千米处掠过。该探测器除发回黑白照片之外,还向地面发回了有关彗星周围气体和红外线的数据。这些照片比“乔托”号拍摄的哈雷彗星的照片质量还要好,从照片上可以清晰地看出博雷利彗星上存在多种地形,既包括平原,也有起伏的丘陵。

“深空1”号探测器示意图

同“深空1”号相比,美国宇航局的“彗核旅行”彗星探测计划则进行得并不顺利。总造价高达6000万美元的“彗核旅行”号在2002年7月3日发射升空。科学家们指出,该探测器目标有2个,一是恩克彗星,它于1786年被发现,是彗星家族中已知轨道周期最短的,绕太阳1周只需23年。而该探测器下一个目的地则是施瓦斯曼—瓦赫曼3彗星。此外,还争取对另一颗名为“达雷斯特”的彗星进行探测。

按照设计,“彗核旅行”号将以约100千米的距离飞掠每颗目标彗星。探测器上装备的高精度照相机,能拍下直径为4米的天体表面特征,获取有关彗核尺寸、形状、亮度和颜色等数据。另外,探测器上还携带了尘埃和气体分析仪等仪器。

然而,不幸的是“彗核旅行”号于8月15日与地面失去了联系,科学家们确认它已意外地碎裂成了3块。

大彗星

大彗星是对地球上的观测者来说特别明亮和壮观的彗星,以过去的数字来看,平均约10年才会出现一颗。

要预测某颗彗星是否能成为大彗星是很困难的,有许多因素都会造成彗星的光度与预测的不同。一般而言,有巨大或活跃核心的彗星,如果够接近太阳,从地面观察时在最亮的时刻又没有被太阳遮蔽掉,它就有机会成为大彗星。

彗星在被发现后,会以发现者的名字作为正式的名称,但有些特别亮的反而会以最明亮的年份直接称为××年大彗星。

两剑客探彗星

1978年8月,美国发射了“国际日地3”号探测器,它的本职工作是观测太阳风,当时没有人预料到有朝一日要派它去考察一颗彗星。

“国际日地3”号探测器

该探测器在太空工作了4年后,科学家们建议通过多次点火并借助月球重力场,以便于让“国际日地3”号探测器完成一系列复杂的机动飞行,最后进入一条与贾科比尼·津纳彗星交会的轨道去完成对该彗星的考察工作。

1983年3月,“国际日地3”号探测器开始了“向月球借力”的机动飞行。在随后的日子里,该探测器4次接近月球。1983年12月22日“国际日地3”号探测器第5次从距月球120千米处掠过。后来它在月球重力场的作用下,被甩出地球一月球系统,进入环绕太阳的轨道,飞向贾科比尼·津纳彗星。从那时起,它拥有了一个新的名字叫“国际彗星”探测器。

1985年9月11日,“国际彗星”探测器成为第一个与彗星会合并发回资料的探测器,它也是第一个穿过彗尾的探测器。

“国际彗星”探测器对贾科比尼一津纳彗星的探测开辟了国际航天界竞争的新领域,而事实上,哈雷彗星随后在1986年飞临地球又给这场竞争提供了大舞台。

当哈雷彗星临近地球之际,前苏联、日本和欧洲空间局纷纷发射探测器登空“窥视”哈雷彗星。那次彗星热实际上是一场太空实力竞赛:看看谁家的探测器与彗星靠得最近、照相最多、最清晰。竞赛的结果是欧洲空间局的“乔托”号探测器在距哈雷彗星607千米处拍下了不少的相片,成果丰硕。

1985年7月2日,“乔托”号哈雷彗星探测器发射升空。该探测器的外形是一直径为18米、高3米的圆柱体,重950千克。1986年3月14日,“乔托”号从距哈雷彗星彗核中心607千米处掠过,拍摄到1480幅哈雷彗星彗核的详细照片。照片显示彗核形状凹凸不平、参差不齐,彗核长15千米、宽8千米。

在随后“乔托”号与哈雷彗星会合时,彗星散发出的尘埃粒子以每秒70千米的高速冲击探测器,导致探测器严重损伤,幸好有一半的仪器仍能正常工作。而在“乔托”号完成探测哈雷彗星的任务后不久,就同地面失去了联系。

1984年12月15日和21日,前苏联先后发射了“韦加1”号和“韦加2”号两个探测器。该探测器重4吨,装有质谱仪、磁强计、电子分析器、电视摄像机及其他科学探测装置。

1986年3月6日,“韦加1”号到达距哈雷彗星彗核8900千米处,首次拍摄到彗核照片,并且揭示出了彗核是由冰雪和尘埃粒子组成的。而“韦加2”号于同年的3月9日从距彗核8200千米处飞过,拍摄到了更清晰的彗核照片。“韦加”号探测器还首次发现彗核中存在二氧化碳,并找到了简单的有机分子,因此,科学家们认为从彗核中可寻找到生命起源的信息。

1985年1月8日,日本的第一个行星际探测器“先驱”号发射升空,并在1986年3月11日从距哈雷彗星700万千米处飞过。它用磁强计、等离子体探测器和用于测量太阳风离子速度、密度和温度的仪器,探测了太阳风和彗星的相互作用。

1985年8月19日,日本又向哈雷彗星发射了“彗星”号探测器,它于1986年3月8日从距彗核15万千米处掠过,拍摄到了彗发周围的氢冕,获得不少数据。

资料表明,“星尘”项目开始于1999年,总投资约168亿美元(不包括飞船发射费用),其中约128亿美元用于“星尘”号飞船的研发,而其余则用于了项目控制。

1999年2月,“星尘”号飞船发射升空。在随后的日子里,便朝着距地球82亿千米的“维尔特2”号彗星飞去。科学家指出,该彗星迄今仅围绕太阳飞行过约5圈,研究该彗星将有助于回答太阳系起源等基础性问题。

“星尘”号探测器示意图

为了实现与“维尔特2”号彗星最近距离的“亲密”接触,“星尘”号飞船绕太阳转了3圈,跑了34亿千米才遇到“维尔特2”号彗星。2004年1月,书橱大小的“星尘”号与“维尔特2”号彗核的最近距离达到240千米时,飞船上伸出的一个网球拍大小的尘埃采集器,成功捕获到彗星物质粒子。而与此同时,飞船上的光学导航相机还抓拍了一些彗核照片,以作纪念。在2000年2~5月和2002年8~12月期间,“星尘”号还捕获了太阳系星际尘埃粒子。科学家认为,这些粒子可能保留了太阳系诞生之前的宇宙构成信息。

2006年1月15日,“星尘”号探测器的返回舱在犹他州沙漠中成功着陆。这是人类太空探测史上第一次获取彗星物质和星际尘埃样品。

彗星命名

国际上对新彗星的发现一直很重视,目前每年平均可以发现彗星上百颗。

彗星命名办法是国际天文联合会在1995年1月1日开始采用的,就是在发现时的公元年号加上这年的那半个月的大写字母(A=1月1日~15日,B=1月16日~31日,C=2月1日~15日,……Y=12月16日~31日,I除外)。再加上这半个月里面代表发现先后次序的阿拉伯数字。为了让人们了解每颗彗星的性质,前面还加上前缀。P/表示短周期彗星;C/表示长周期彗星;D/表示丢失的彗星或者不再回归的彗星;A/表示可能是一颗小行星;X/表示无法算出轨道的彗星。例如,4000年1月10日发现一颗彗星,这是一颗长周期彗星,也是该年1月上旬发现的第50颗彗星,发现者是Tom,则彗星命名为C/4000 A50 Tom。

由于有时候刚发现的彗星被误认为小行星,因此有一些彗星带有小行星的编号,例如C/2000 WM1 LINEAR就是这样的例子。

对于确认以后的短周期彗星还要加上编号,例如1号是哈雷彗星,2号是恩克彗星,等等。如果一颗彗星已经碎裂,那么就要在名字后面加上-A,-B,以便区分每一个碎核。

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