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天文史上的今天:1.4億公里之外的深度撞擊!

http://finance.sina.com   2018年01月11日 18:05   北京新浪網

  來源:星空早知道

  摘要:

  2005年的1月12日,“深度撞擊”探測器發射升空,6個月后,它在1.4億公里之外撞擊了一顆彗星。

“深度撞擊”探測計劃任務徽標  來源:NASA“深度撞擊”探測計劃任務徽標  來源:NASA

  如果有人告訴你這樣一個主意:發射一個探測器,追趕1.4億公里外的一顆直徑不到5公里的彗星,然后以每小時能繞地球兩圈的超高速撞上去,你覺得如何?

  你會不會覺得這個人瘋了? 因為這就相當於從上海發射一發子彈,以接近60倍音速,命中位於北京市中心的10環靶心。

  但這樣的事情,發生了。

  2005年的1月12日,“深度撞擊”探測器發射升空。

  01

  彗星的本質

宇航員從國際空間站上拍攝的彗星 C/2011 W3 (Lovejoy) 來源:wiki宇航員從國際空間站上拍攝的彗星 C/2011 W3 (Lovejoy) 來源:wiki

  彗星是一類太陽系小天體,按照2006年IAU布拉格會議給出的最新定義,彗星屬於“太陽系小天體”中的一類,即圍繞太陽運行,但是質量不夠大,不能使自身成為球體或者近似球體,且未能清空周圍軌道區域。

  彗星是一類雲霧狀的天體,目前科學界比較主流的觀點最早是由美國天文學家惠普爾(Fred L Whipple,1906 – 2004)在1949年提出的所謂“臟雪球”模型

  該模型認為彗星的本質是水冰,一些有機成分和岩石等物質的混合物,在接近太陽時,易揮發物質升華析出,産生彗尾。

典型彗星結構示意圖:包括太陽風作用下背離太陽方向的塵埃彗尾和氣體彗尾  來源:wiki典型彗星結構示意圖:包括太陽風作用下背離太陽方向的塵埃彗尾和氣體彗尾  來源:wiki

  但要想真正弄清楚彗星的本質,最好的方法就是對彗星進行直接探測。在此之前,已經有多個探測器對彗星開展了考察,包括歐洲的“喬托”(Giotto)號探測器,美國發射的“深空一號”(Deep Space 1)探測器以及“星塵”(Stardust)號探測器等等。

  不過,這些探測器都是從彗星附近飛過,盡管獲取了彗核高清圖像等珍貴資料,但即便如此,科學家們仍然不滿意,他們想要親眼看一看,彗核的內部成分究竟是什麼樣的?而如果想了解內部成分,那就只有一條路,撞擊它!

美國天文學家惠普爾(Fred L Whipple,1906 – 2004), 他提出了著名的彗星“臟雪球模型”   來源:google  美國天文學家惠普爾(Fred L Whipple,1906 – 2004), 他提出了著名的彗星“臟雪球模型”   來源:google

  02

  “深度撞擊”!

2005年1月13日,“深度撞擊”探測器從卡納維拉爾角發射升空  來源: NASA2005年1月13日,“深度撞擊”探測器從卡納維拉爾角發射升空  來源: NASA

  2005年1月12日,美國東部時間13:47,一枚德爾塔II型火箭從卡納維拉爾角發射場騰空而起,搭載着“深度撞擊”(Deep Impact)探測器飛向太空。與其他彗星探測器需地面小心操控,以避免探測器與彗星相撞不同,從名字上就能看出來,這艘飛船的設計目的便是要直接撞擊彗星!

“深度撞擊”任務示意圖。可以看到探測器分為兩部分:撞擊器和母船。此時撞擊器已經分離,正向彗星衝去   來源:wiki  “深度撞擊”任務示意圖。可以看到探測器分為兩部分:撞擊器和母船。此時撞擊器已經分離,正向彗星衝去   來源:wiki

  的確,“深度撞擊”是人類歷史上第一艘彗星撞擊器,它整體包括了兩個部分,一個是撞擊器,它的任務就是撞擊彗星,而另一部分是母船,它的任務則是在撞擊器撞擊彗星的過程中“拍攝記錄現場”。這樣做的目的旨在通過撞擊的方式挖掘出彗核深部物質併進行觀察分析。

  2005年7月3日國際標準時6:00,撞擊器與母船順利分離,朝着坦普爾-1號彗星(Tempel 1)的方向飛去。

  2005年7月4日國際標準時間05:52,撞擊發生。在此過程中,撞擊器一直在傳回圖像,一直到撞擊發生前3秒鐘還傳回了最后一張照片。

2005年6月27日,撞擊發生前一周,由“深度撞擊”探測器相機拍攝到的撞擊目標:坦普爾1號彗星   來源:NASA  2005年6月27日,撞擊發生前一周,由“深度撞擊”探測器相機拍攝到的撞擊目標:坦普爾1號彗星   來源:NASA

  當撞擊發生時,重達371公斤,大小與一台小型洗衣機相當的撞擊器以超過每小時7萬公里(約合20公里/秒)的極高速度猛烈撞上了坦普爾-1號彗星的彗核,而這一過程由一旁的母船全程拍攝記錄。

  而除了深度撞擊探測器的母船之外,哈勃空間望遠鏡和地面上的大量觀測設備都對這一事件進行了觀測。

撞擊瞬間 來源:NASA撞擊瞬間 來源:NASA

  觀測顯示,此次撞擊産生了劇烈的爆炸閃光,甚至讓整個彗星的視亮度都上升了大約兩個等級,測算顯示爆炸威力大約等同於5噸TNT炸葯同時引爆。

  母船傳回的首批圖像顯示撞擊現場有大量的塵埃碎屑物質被從彗核上拋射出來,几乎遮蔽了整個視野,讓科學家們難以辨認在彗核地表上有沒有形成撞擊坑,以及如果形成了撞擊坑,這個坑有多大多深。

母船視野:撞擊瞬間的錄像,可以看到極為猛烈的爆炸閃光(由於微信限制,壓縮比例很大,變模糊了)   來源:NASA  母船視野:撞擊瞬間的錄像,可以看到極為猛烈的爆炸閃光(由於微信限制,壓縮比例很大,變模糊了)   來源:NASA

  此次探測壯舉大大加深了人類對於彗星內部成分和結構的認識,比如彗星彗核的孔隙度,硬度,物質成分,以及水冰含量估算等等。

  由於彗星是太陽系誕生之初形成的古老天體,對彗星開展的考察對於了解地球水的來源以及太陽系早期歷史具有重要意義。

撞擊器視野:沖向彗星!然后,粉身碎骨(由於微信限制,壓縮比例很大,變模糊了)   來源:NASA  撞擊器視野:沖向彗星!然后,粉身碎骨(由於微信限制,壓縮比例很大,變模糊了)   來源:NASA

  后續:

  直到2011年,“星塵”號探測器再次飛過6年前被撞擊的坦普爾1號彗星,才最終確認撞擊産生了一個明顯的撞擊坑,直徑大約150米,深大約30米左右。

  而“深度撞擊”探測器母船在完成任務之后依舊健康,於是NASA給它安排了更多任務,限於篇幅,難以展開了,再挖個坑,之后再填。

左圖為2005年“深度撞擊”探測器拍攝,右圖為2011年“星塵”號探測器拍攝,可以看到6年前的撞擊留下一個撞擊坑   來源:NASA  左圖為2005年“深度撞擊”探測器拍攝,右圖為2011年“星塵”號探測器拍攝,可以看到6年前的撞擊留下一個撞擊坑   來源:NASA
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