探索彗星奧秘的“星塵”號

王憲忠

行蹤神秘的彗星

彗星俗稱“掃帚星”，它是太陽系中的一種小天體。平常它們都在冥王星之外的遙遠(yuǎn)太空中游蕩。由于體積太小，目前世界上最大的望遠(yuǎn)鏡也看不到它。因此，彗星的行蹤神秘莫測，只有當(dāng)它受到其他天體的引力影響，改變了軌道，闖入大行星軌道以內(nèi)，向太陽靠近時才會被人們發(fā)現(xiàn)。此時，由于它受太陽的光照、溫度以及太陽風(fēng)的作用，背著太陽的那一面便會形成一條長長的尾巴，像把掃帚，所以人們形象地稱它為“掃帚星”。

為了采集到彗星上的物質(zhì)，以揭開其“身世”，1999年2月7日，美國國家航空航天局(NASA)發(fā)射了一顆叫“星塵”號的航天器。它在經(jīng)歷約5年的飛行之后，將在2004年與一個名為“懷爾德”2號的彗星相遇，并從其彗尾處采集星體物質(zhì)標(biāo)本后返回地球。這將是人類第一次進(jìn)行除地球、月球之外的天體標(biāo)本采集工作，意義十分重大。對帶回的標(biāo)本分析后，人們將會徹底認(rèn)識彗星的“廬山真面目”。

結(jié)構(gòu)新穎的“星塵”號

“星塵”號航天器結(jié)構(gòu)新穎別致，它由主體、返回艙、太陽能電池板和防護(hù)屏障四部分組成。它實(shí)際上是一臺機(jī)器人，重約385千克，如電話亭一般大小。

在“星塵”號主體上安裝有拍攝彗星圖像的照相機(jī)、分析彗星粒子成分的分析儀、動力推進(jìn)系統(tǒng)和與地球工作站保持聯(lián)系的高效能天線。“星塵”號拍攝的圖像和分析的資料等信息將隨時通過高效能天線發(fā)送回地球工作站。

安裝在主體前面的返回艙是關(guān)鍵組件，呈錐形，重約25千克。在返回艙的上側(cè)面，有一個可伸縮的格柵狀標(biāo)本收集盤。當(dāng)與彗星相遇時，標(biāo)本收集盤會自動伸出，待收集到粒子標(biāo)本之后，再滑回原處。返回艙內(nèi)有降落傘、蓄電池、c頻道應(yīng)答機(jī)和高頻信標(biāo)機(jī)，便于它與主體脫離后，能與地面工作站保持聯(lián)系，并安全地降落到地面。

“巧手”欲采標(biāo)本歸

“星塵”號航天器升空后，將繞太陽轉(zhuǎn)一圈，到2003年7月作一次航線調(diào)整，才能使“星塵”號在2004年與“懷爾德”2號相遇。

當(dāng)航天器在“懷爾德”2號彗星和太陽之間飛行時，可拍攝該彗星朝陽一側(cè)的圖像。因彗核是固體物質(zhì)，航天器的標(biāo)本采集盤不能直接從彗核上采取標(biāo)本，只能從彗星游離的塵埃中捕捉標(biāo)本。

然而要捕捉彗星塵埃并非易事，科學(xué)家們絞盡了腦汁，最終為“星塵”號設(shè)計了一種用氣凝膠做成的“巧手”——巨大的“捕捉手套”，來捕捉塵埃粒子。氣凝膠是一種輕質(zhì)的絕緣材料，它的成分99％是氣體。當(dāng)“星塵”號航天器飛抵距離地球3億公里的“懷爾德”2號彗星時，一旦捕捉到至少1000顆直徑大于15微米(1微米等于10^-6米)的塵埃粒子后，它就會啟程返回地球。

在進(jìn)入地球大氣層以后，“星塵”號以每分鐘6圈的速度旋轉(zhuǎn)，使返回艙與主體安全分離。在離地面3000米的高度時，降落傘將會自動張開，使返回艙的速度減慢，最終以每秒不大于5米的速度降落在美國猶他州試驗基地，或者濺落在大西洋海域。

如果一切順利的話，美國科學(xué)家可在2006年獲得彗星的塵埃粒子。通過對彗星星體材料的分析，就能徹底揭示彗星的“身世”。由此，人們將會重新認(rèn)識彗星，而彗星是不吉利星體的傳說也將會成為歷史。