這些天，國(guó)家天文臺(tái)研究員李競(jìng)成了大忙人。這位77歲的老先生，每天都要收集有關(guān)“深度撞擊”號(hào)的中英文資料，和許多天文愛(ài)好者交流。對(duì)于媒體采訪，他更是非常熱心，理由很簡(jiǎn)單：“這是一次絕好的科普機(jī)會(huì)。”
彗星上冰凍著太陽(yáng)系的童年
“要問(wèn)為什么要用探測(cè)器去撞彗星，首先得說(shuō)說(shuō)彗星是怎么回事�！崩罡�(jìng)的話(huà)題由此展開(kāi)。
“人們很早就對(duì)這種帶著大尾巴的星體產(chǎn)生了興趣。由于認(rèn)識(shí)水平有限，古人把彗星當(dāng)作災(zāi)星，說(shuō)它不是祥瑞之兆。中國(guó)過(guò)去一有彗星出現(xiàn)，皇帝就要下罪己詔。直到現(xiàn)在，還有人用‘掃帚星’來(lái)詛咒別人�！�
“在人類(lèi)真正了解彗星的過(guò)程中，起重大作用的是英國(guó)天文學(xué)家哈雷。他根據(jù)古人的觀測(cè)資料，發(fā)現(xiàn)有顆彗星大約76年出現(xiàn)一次，這就是著名的哈雷彗星。對(duì)彗星的研究，促進(jìn)了天體力學(xué)的發(fā)展，使人類(lèi)幾百年來(lái)積累的科學(xué)成果成為一門(mén)學(xué)科。天體力學(xué)在航天事業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用，我們的‘神舟’飛船上天，將來(lái)實(shí)施‘嫦娥奔月’計(jì)劃，軌道設(shè)計(jì)都要用到天體力學(xué)。”
“但是，彗星本身是由什么物質(zhì)組成，為什么接近太陽(yáng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)大尾巴？這些都是近百年來(lái)天文學(xué)家研究的問(wèn)題�！崩罡�(jìng)介紹，上世紀(jì)50年代初，美國(guó)天文學(xué)家惠普(去年去世)提出著名的“臟雪球”模型，認(rèn)為彗星起源于太陽(yáng)系形成之初剩下的那些殘片，這些殘片保留了太陽(yáng)系形成之初的物質(zhì)狀態(tài)，它們沒(méi)有構(gòu)成一個(gè)大天體。彗星在太陽(yáng)系外圍受某種擾動(dòng)跑進(jìn)太陽(yáng)系，在離太陽(yáng)近的時(shí)候，受太陽(yáng)風(fēng)和太陽(yáng)輻射的影響，它的一些組成物質(zhì)就揮發(fā)出來(lái)，并且反射太陽(yáng)光，這就是我們看到的彗尾。
“我們要追溯太陽(yáng)系的早期歷史，就得研究那些早期的物質(zhì)，彗星恰恰是保留早期物質(zhì)的最佳天體�！崩罡�(jìng)說(shuō)，“很多科學(xué)家還認(rèn)為，地球早期生命起源于太空，很可能是彗星撞擊地球時(shí)把一些形成地球生命的原始物質(zhì)帶到了地球上。所以，研究彗星也能夠?yàn)榈厍蛏鹪催@樣一個(gè)重大課題提供重要線索。”
20年內(nèi)5次親密接觸彗星
“后來(lái)，‘臟雪球’模型被越來(lái)越多近距離觀測(cè)的光譜分析結(jié)果所證實(shí)。現(xiàn)在已經(jīng)搞清楚了，彗星是由冰和少量巖石組成的小天體，從內(nèi)到外分別為彗核、彗發(fā)和彗尾，迄今已記錄近2000顆。”說(shuō)到這里，李競(jìng)歷數(shù)近年來(lái)人類(lèi)對(duì)彗星的幾次近距離觀測(cè)———
第一次利用空間技術(shù)對(duì)彗星近距離觀測(cè)，是1986年。那一年哈雷彗星回歸，走到了地球附近，全球有好幾個(gè)探測(cè)器升空，有些已經(jīng)升空的則叫它改變軌道去觀測(cè)。這些探測(cè)器中，觀測(cè)最成功的是歐洲和美國(guó)合作的“喬托”(以意大利天文學(xué)家命名)號(hào)探測(cè)器，它量出哈雷彗星彗核的長(zhǎng)徑是16公里，短徑是8公里，像個(gè)大土豆，它第一次給哈雷彗星做了三維圖像�！斑@時(shí)候，人類(lèi)才知道這么有名的哈雷彗星，對(duì)于天體來(lái)說(shuō)，只是一個(gè)小東西�！�
1998年，美國(guó)發(fā)射“深空一號(hào)”探測(cè)器，它在2001年飛近“波瑞利”彗星，量出它的長(zhǎng)徑是8公里。這是第二次。
第三次，是1999年上天的“星塵”號(hào)探測(cè)器，在2004年飛近“懷爾德二號(hào)”彗星，在它的尾巴那兒成功取樣，這是一顆近似圓球的彗星，直徑為5公里�！靶菈m”號(hào)是歐洲和美國(guó)合作研發(fā)的，將于2006年返回地球。
去年，歐洲發(fā)射了“羅塞塔”探測(cè)器，目前正在奔向“丘魯莫夫—捷拉西門(mén)科”彗星，將于2014年在它上面著陸。這個(gè)彗星離地球非常遠(yuǎn)，探測(cè)器著陸以后，把結(jié)果傳回來(lái)，自己就不再返回了。這算是第四次近距離觀測(cè)。
第五次，就是這次撞擊彗星。今年1月12日升空的“深度撞擊”號(hào)探測(cè)器，將于7月4日與“坦普爾一號(hào)”彗星相遇，并發(fā)射一個(gè)銅合金錐體去撞擊彗星。這是美國(guó)獨(dú)自搞的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可謂前所未有。
掄起1.3億公里外的“銅錘”
談及“深度撞擊”，研讀過(guò)大量資料的李競(jìng)說(shuō)：“這次撞擊無(wú)疑是一次引人入勝的科學(xué)探索，科學(xué)家關(guān)心它，普通公眾同樣感興趣�！�
“深度撞擊”號(hào)探測(cè)器的總重量為372公斤，分為飛越艙和撞擊艙(見(jiàn)圖三)兩部分，撞擊艙重113公斤，主要是一塊銅合金錐體。探測(cè)器以每秒10.2公里(將近每小時(shí)3.7萬(wàn)公里)的速度與“坦普爾一號(hào)”相遇之時(shí)，它就把撞擊艙發(fā)射出去。由于彗星也在運(yùn)動(dòng)，它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度會(huì)更大。這時(shí)候，撞擊艙自帶的攝像機(jī)開(kāi)始拍攝，已經(jīng)減速的探測(cè)器也用自帶的攝像機(jī)跟蹤拍攝撞擊過(guò)程。等到錐體撞上去了，它的攝像機(jī)停止工作，探測(cè)器的攝像機(jī)繼續(xù)工作，記錄的所有信息都會(huì)傳回地球。
用來(lái)撞擊的錐體為什么是銅合金的呢？李競(jìng)說(shuō)，它顯然是一種特殊材料，其配方一直保密。按照常識(shí)，用銅這種惰性金屬與其他材料制成合金，不會(huì)被高速運(yùn)動(dòng)和撞擊產(chǎn)生的高溫熔化，也避免在撞擊之后與彗星物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如果發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就弄不清楚撞擊之后產(chǎn)生的物質(zhì)到底是彗星本身的物質(zhì)，還是化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。所以，用銅合金做的這個(gè)錐體，就是讓它起一個(gè)牢固結(jié)實(shí)的錘子的作用。
“要想撞擊成功，必須有絕對(duì)的技術(shù)保證�！崩罡�(jìng)說(shuō)，去年，“惠更斯”號(hào)降落土衛(wèi)六，“機(jī)遇”號(hào)、“勇氣”號(hào)降落火星，都是和飛機(jī)降落類(lèi)似，速度越來(lái)越慢，最后打開(kāi)降落傘。這種情況下，有時(shí)間修正指令，保證降落成功。而這次撞擊，是速度越來(lái)越快的猛烈沖撞，指令一旦發(fā)出，容不得修正。
“同時(shí)，探測(cè)器與地球之間的遙遠(yuǎn)距離，也要求地面發(fā)出的指令必須絕對(duì)精確，不能有一丁點(diǎn)兒誤差�！崩罡�(jìng)說(shuō)，據(jù)科學(xué)家們計(jì)算，撞擊的時(shí)候，探測(cè)器離地球的距離是日地平均距離的85%。日地平均距離，就是光線在8分19秒之內(nèi)走過(guò)的距離。也就是說(shuō)，探測(cè)器和地球的這段距離，光線要走7分多鐘，將近1.3億公里。探測(cè)器離地球這么遠(yuǎn)，并且處于運(yùn)動(dòng)之中，地面發(fā)給它的撞擊指令，就得打一個(gè)提前量，保證信號(hào)到的時(shí)候，探測(cè)器也正好到了預(yù)定位置，從而接收指令，啟動(dòng)程序。
反過(guò)來(lái)說(shuō)，因?yàn)樘綔y(cè)器和彗星都在運(yùn)動(dòng)，如果計(jì)算不準(zhǔn)確或出現(xiàn)其他失誤，撞擊艙就有可能撞不上彗星。所以，能不能一下子撞上去，也是一個(gè)懸念。
總而言之，“深度撞擊”此行，是對(duì)空間探測(cè)高新技術(shù)的一次嚴(yán)格檢驗(yàn)。
就像蚊子沖進(jìn)波音767
有報(bào)道說(shuō)，這一撞擊相當(dāng)于4.5噸TNT烈性炸藥的爆炸威力，將在彗核表面撞出一個(gè)數(shù)十米深、足球場(chǎng)那么大的環(huán)形坑。這次碰撞將導(dǎo)致大量彗核物質(zhì)向宇宙空間噴射而出，從而使彗星亮度明顯增加。
對(duì)此，李競(jìng)認(rèn)為：“撞擊之后，肯定是煙塵彌漫，火光沖天，等到一切消散后，將會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？是撞出1個(gè)足球場(chǎng)那么大的深坑，還是4個(gè)足球場(chǎng)那么大的坑，或是其他結(jié)果？現(xiàn)在誰(shuí)也說(shuō)不清楚�！�
“為什么說(shuō)不清楚呢？就是因?yàn)槿祟?lèi)對(duì)彗星本身的情況還不了解。”李競(jìng)說(shuō)，“當(dāng)然，科學(xué)家們希望撞得越深越好，以便更多地探測(cè)彗星內(nèi)部，所以叫深度撞擊。”
那么，這一撞擊會(huì)不會(huì)把“坦普爾一號(hào)”彗星給撞碎？李競(jìng)回答：“決不會(huì)撞碎�！彼f(shuō)，相對(duì)于長(zhǎng)徑14公里、短徑4.8公里的“坦普爾一號(hào)”來(lái)說(shuō)，撞擊產(chǎn)生的坑，即使有足球場(chǎng)那么大，也不算什么。美國(guó)國(guó)家宇航局的科學(xué)家也說(shuō)，他們并不確知撞擊會(huì)產(chǎn)生什么樣的后果，但他們指出，這一撞擊摧毀彗星的可能性極小。
這一撞擊會(huì)不會(huì)改變彗星的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)？李競(jìng)回答：“會(huì)！但是可以忽略不計(jì)�！备鶕�(jù)公布的數(shù)字，經(jīng)過(guò)撞擊，“坦普爾一號(hào)”彗星的速度每秒鐘要增加萬(wàn)分之一毫米，只不過(guò)使它原來(lái)5.5年的軌道運(yùn)行周期減少1秒，這一結(jié)果根本觀測(cè)不出來(lái)。
正如美國(guó)國(guó)家宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室“深度撞擊”探測(cè)計(jì)劃科學(xué)家唐·約曼斯所說(shuō)：“從科學(xué)角度來(lái)看，這一撞擊就好比讓一只蚊子沖進(jìn)一架波音767客機(jī)，完全不會(huì)影響到彗星本身的運(yùn)行軌道�！�(來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)；作者：武衛(wèi)政）
