當(dāng)黎明號(hào)遇上谷神星

士元

2015年3月6日，美國(guó)黎明號(hào)小行星探測(cè)器將飛抵谷神星進(jìn)行探測(cè)。該探測(cè)器是于2007年9月27日發(fā)射升空的，它在2011年7月首先進(jìn)入了灶神星軌道，對(duì)其展開(kāi)了14個(gè)月的探測(cè)，采集了關(guān)于灶神星的珍貴數(shù)據(jù)和圖像；然后，又飛往谷神星進(jìn)行探測(cè)。谷神星是顆什么樣的行星？這件事對(duì)于人類(lèi)有什么重要的意義？

谷神星的奧秘

在火星和木星軌道間有一片小行星密集的區(qū)域，被稱(chēng)為太陽(yáng)系的小行星帶。天文學(xué)家估計(jì)，這里約有50萬(wàn)顆種類(lèi)各異的小行星。灶神星、谷神星、智神星和婚神星被稱(chēng)為小行星帶的“四大金剛”。灶神星和谷神星都大約形成于45億年前，即太陽(yáng)系早期，由于木星的強(qiáng)大引力作用而演化遲緩。研究人員希望用黎明號(hào)對(duì)灶神星和谷神星進(jìn)行細(xì)致研究，比較它們的演化進(jìn)程，揭開(kāi)小行星演變和天體形成條件之謎。

谷神星是這個(gè)小行星帶中最大的天體，也是小行星帶中第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的天體。其平均直徑約為950千米，整體密度較低（2.09克/立方厘米），被認(rèn)為含有大量水，相對(duì)溫暖潮濕，與可能存在生命體的木衛(wèi)二和土衛(wèi)二能夠相提并論。科學(xué)家認(rèn)為，谷神星很可能是一個(gè)分化型星球，具有巖石內(nèi)核，地幔層包含大量冰水物質(zhì)。

谷神星與灶神星差別很大。灶神星是與地球類(lèi)似的巖石天體，而谷神星是典型的冰雪天體，這兩個(gè)極不相同的天體竟可同處于一個(gè)小行星帶上，其原因也是黎明號(hào)需要揭示的奧秘之一。科學(xué)家認(rèn)為，搜尋小行星帶中這兩個(gè)標(biāo)志性天體的信息，有助于揭開(kāi)太陽(yáng)系早期歷史的奧秘。

性能卓越的黎明號(hào)

小行星帶被認(rèn)為與太陽(yáng)系誕生初期的歷史密切相關(guān)，科學(xué)家們據(jù)此將這一項(xiàng)目命名為“黎明”，即探測(cè)太陽(yáng)系的黎明。

黎明號(hào)裝有3臺(tái)氙離子推進(jìn)器，能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再通過(guò)電能電離惰性氣體氙氣的原子，產(chǎn)生時(shí)速達(dá)14.32萬(wàn)千米的離子流，向探測(cè)器提供日漸增強(qiáng)的推動(dòng)力。

目前，行星際探測(cè)器大多使用化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，它在20分鐘內(nèi)消耗300千克的燃料，可獲得1000米/秒的速度變化。而黎明號(hào)上的離子推進(jìn)器每天消耗0.25千克氙，可獲得的10米/秒的速度增量。在最初4天，它的時(shí)速將逐漸提高到96千米，1年后時(shí)速將升至驚人的8850千米，而屆時(shí)消耗的燃料只有57升，燃料利用效率是傳統(tǒng)化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的10倍。

除了采用了新型動(dòng)力外，黎明號(hào)還帶有很多先進(jìn)的設(shè)備。它裝有光譜繪圖儀、幀幅數(shù)碼相機(jī)、γ射線(xiàn)和中子光譜儀等科學(xué)觀測(cè)儀器。這些儀器用于測(cè)量小行星的質(zhì)量、形狀、體積和旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，以及詳細(xì)的元素和礦物成分，確定其構(gòu)造和熱的變化、磁力、核的大小，為人類(lèi)帶來(lái)前所未有小行星上的峽谷、山脈、隕石坑、熔巖痕跡、兩極冰帽、湖床河道等景色，有可能發(fā)現(xiàn)許多奇特現(xiàn)象。

來(lái)之不易的旅程

黎明號(hào)最初計(jì)劃在2006年5月27日發(fā)射，但因“經(jīng)費(fèi)超支及技術(shù)問(wèn)題”，該項(xiàng)目曾被取消。2006年3月27日，美國(guó)航空航天局官員宣布重新啟動(dòng)黎明號(hào)計(jì)劃，使這一度被決定放棄的黎明號(hào)小行星探測(cè)項(xiàng)目絕處逢生。

2011年7月15日，在飛行超過(guò)2.7×109千米后，黎明號(hào)小行星探測(cè)器進(jìn)入灶神星小行星軌道，成為首個(gè)對(duì)火星和木星之間小行星帶中的小行星進(jìn)行探測(cè)的空間探測(cè)器，并于同年8月11日正式開(kāi)始了對(duì)這顆巨型巖質(zhì)小行星的探測(cè)任務(wù)。黎明號(hào)先后在高度從2700千米到120千米不等的幾條不同軌道上進(jìn)行探測(cè)，測(cè)繪灶神星表面，研究其成分，并探究其地質(zhì)史。

2012年9月，美國(guó)發(fā)布消息稱(chēng)，黎明號(hào)發(fā)現(xiàn)的證據(jù)表明，一些更小的、富含水的小行星曾把它們自己熔入了灶神星的表面。這些水被鎖定在水合礦物的內(nèi)部，直到后來(lái)的天體碰撞產(chǎn)生了足夠的熱量，進(jìn)而熔化了這些巖石，并將水分以氣體的形式揮發(fā)掉，最終在小行星表面留下了坑坑洼洼的洞穴。這一發(fā)現(xiàn)展示了太陽(yáng)系內(nèi)部又一顆具有水循環(huán)的天體。

為了激起公眾對(duì)宇宙探索的參與熱情，美國(guó)航空航天局在黎明號(hào)發(fā)射之前發(fā)起了一項(xiàng)活動(dòng)：通過(guò)該局網(wǎng)站報(bào)名，然后把報(bào)名者的名字寫(xiě)入安裝在黎明號(hào)探測(cè)器上的微芯片里，跟探測(cè)器一起飛往小行星帶。最后，一個(gè)記錄著36萬(wàn)個(gè)航天愛(ài)好者人名的電腦芯片被附在黎明號(hào)上飛向小行星。

黎明號(hào)于2012年9月5日離開(kāi)灶神星軌道，向谷神星飛去。截至2015年1月，黎明號(hào)距離谷神星大約64萬(wàn)千米，并正以725千米/時(shí)的速度接近。當(dāng)黎明號(hào)進(jìn)入谷神星的軌道后，就標(biāo)志著人類(lèi)首次用一個(gè)探測(cè)器成功繞飛兩個(gè)天體。谷神星目前還非常神秘，不像灶神星那樣，還可以通過(guò)隕石來(lái)分析。黎明號(hào)的探測(cè)活動(dòng)，將揭開(kāi)該天體的神秘面紗。甚至有人預(yù)測(cè)在谷神星冰封的表面之下，或許存在著生機(jī)勃勃的海洋！