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满载“原始宇宙”,跋涉七年旅途
“星尘”号要回家了
历经7年的太空跋涉,美国宇航局(NASA)的“星尘号”彗星探测器终于取得“真经”要回家了。据美联社等多家媒体报道,“星尘号”于今天在美国犹他州沙漠内降落。届时,来自彗星的第一手样本将有助于科学家揭开太阳系的起源之谜。
★返航:比子弹快10倍
在茫茫太空中跋涉已久的飞船将在距离地面111000公里的高空抛开羽毛球一样的“星尘”号太空舱,然后重新点火进入一个绕太阳运行的轨道。脱离母船后,“星尘”号太空舱将自由降落,于次日凌晨进入地球大气层。
如果一切进展顺利,太平洋标准时间1月15日凌晨1时57分(北京时间当日下午17时57分),重达45公斤的“星尘”号将以极快的速度穿越大气层,开始最后阶段的返程之旅。这个过程中,它将磨擦出耀眼的光芒,在距离地面30公里时,它还将释放出一个降落伞,同时进入一个斜道,然后朝着美国犹他州空军基地的方向软着陆。
在这个闪亮的瞬间,“星尘”号将创造人类技术的之最:它的速度将达到每小时46670公里,比子弹还快10倍。所以,美国西部的居民将能看见一个亮点快速地划过天边,亮点在月亮前穿过,然后急剧下落。亮点的后面和前面闪现着明亮的光芒,淡粉色的亮光堪比黎明前的金星。大约90秒后,这道亮光消失在远方,降落在空军基地上。
★保护:飞机跟踪外部隔热装置
在“星尘”号急速降落的同时,地面的科学家也将陷入十分忙碌的状态。他们将乘坐美国宇航局的DC-8高空飞机半路找到“星尘”号,跟踪它的降落测量其亮度和降落过程中的各种性能指标。
美国宇航局希望通过“星尘”号的回归获得一些保护材料的信息,特别是太空舱外部隔热装置的信息。众所周知,外部隔热装置一直是美国宇航局的软肋,也是一块心病。此次“星尘”号返回穿越大气层时,表面隔热装置的温度可达千度,美国宇航局希望通过为其测量为以后的太空运载装置如“乘员探索飞行器”的发展积累经验。
★协力:征集30000小时人力帮忙找粒子
为了更快更好地观察“星尘”号带回的礼物,美国宇航局还在近日广发“英雄帖”,号召一些计算机专家和天文爱好者加入搜寻粒子的队伍中。
据负责此项活动的加利福尼亚大学专家介绍,想要参加这个搜寻队伍的人必须有一定勇气,他们必须在特定网站上接受一些训练并通过一个测试,才能最终通过。因为他们要搜寻的是“星尘”号在飞行过程中拍摄时拍到的微粒子。这些粒子必须用显微镜才能看见,它们是来自遥远太空,有的是星尘粒子,有的是星体爆炸的残留物,非常宝贵。参加者获得许可后,可以从网上获得一个虚拟的显微镜,照片中寻找粒子。美国宇航局希望征集到3万个小时人力,对粒子图片进行4次全面审核。
★回家:或“坐”飞机或“搭”货车
“星尘”号着陆以后,美国宇航局将先对它简单维修,然后把它暂时运到一个清洁室里,再择日运回位于休斯敦的约翰逊太空中心。
据美国宇航局内部人士介绍,如果天气情况允许,“星尘”号将有幸“坐”着直升飞机回休斯敦,但是如果天气不好,如出现多雪多风的天气,它就不得不搭载货车等公路交通工具回家了。
运到约翰逊太空中心后,科学家将打开紧锁的太空舱,研究里面的彗星尘埃和星际样本。科学家相信,“星尘”号将携带回上千个样本。这些样本十分微小,直径比不上一根头发丝还细,所以只能在显微镜下研究。
★意外:如无法降落就再等4年
不过美国宇航局的官员称,“星尘”号太空舱非常不规则,着陆时难度可能很大,所以他们已经做了两手准备,避免重蹈“起源”号探测器的覆辙,以确保在研究之前,样本不会受到任何破坏。
“起源”号探测器是美国宇航局在2001年发射的,主要目的是搜集太阳风粒子。虽然一路上都很顺利,但是“起源”号在返回地球途中却出现了意外。临近降落的时候,“起源”号的重力感应系统失灵,导致降落伞未能及时打开,最终导致“起源”号在电视直播的画面中轰然坠落。
为了避免类似的尴尬,美国宇航局的工程师此前已对“星尘”号的相关系统进行了多次检查。尽管如此,科学家还是不能确保万无一失。他们表示,如果临近降落之时再出现什么问题,那么“星尘”就只能继续呆在空中,届时,地面工程师将紧急命令母飞船重新点火,将“星尘”号太空舱带回轨道。这样一来,“星尘”号的回家日期就不得不再向后延期4年。
★意义:相当于几十亿年前的太阳系样本
不过如果一切按计划进行,一切有关彗星的研究就将紧锣密鼓地展开。科学家将像切面包一样,把这些已经十分微小的彗星尘埃粒子再切割成小块,然后在超级显微镜下对其进行内部研究。科学家希望借此分析出彗星粒子到底是怎么样构成的。
彗星样本对于研究太阳系和生命的起源有很高的价值。天文学界普遍认为,彗星是太阳系形成之初剩下的一些“边角料”聚集形成的,它们由宇宙尘埃和冰组,保留了太阳系最原始的物质。由于彗星本身是一个“冰球”,温度极低,因此科学家相信,彗星内保留着的太阳系原生质在几十亿年中没有发生什么变化,可以最真实地告诉科学家45亿年前,太阳系是怎样形成的。另外,彗星碰撞可以帮助地球形成水分,而水是产生生命的首要条件。因此研究彗星可以为研究生命起源找到一些契机。
“星尘”项目负责人布朗利说:“这颗彗星在太阳系边缘形成,位于冥王星以外的地方,它一直呆在那个宇宙角落里,直到最近才进入太阳系内部。”因此,“我们相当于带回了几十亿年前的太阳系样本。”
█华裔科学家担纲
★华裔科学家兴奋等待
令所有华人自豪的是,此次太空探索计划中,一直在美国喷气推进实验室工作的华裔科学家邹哲挑起了大梁。他全程参与了这次计划,是该项目160位全程科学家中唯一的华裔。面对投入22年研究心血的太空计划即将完成,他现在十分兴奋。
邹哲在此次计划中做出的工作至关重要。“星尘”号采集彗星尘埃所用的“网球拍”就有他多年研发的心血。这个“网球拍”长宽约45厘米,正反面各有24立方厘米及8立方厘米两种大小的132块特殊气凝胶组成,这些气凝胶就是邹哲一手设计的。
这种气凝胶被称为最轻的固体。它由二氧化硅提炼,密度较玻璃低1000倍,“体内”99.8%是空隙,如海绵体一般。它可以有效攫取速度比子弹还快20至40倍的星辰粒子,同时不改变它们的形状和化学成分。这一点,只有气凝胶能够做到。可是气凝胶自1932年被发明以来,一直没有得到广泛应用,邹哲经过认真分析后,决定带领自己的航天课题小组深入发掘它的潜力。如今,这种气凝胶大派用场,正是有了它,“星尘”号才得以在2.7分钟内捕捉到足够的星尘粒子。
★20年前就有了这个想法
邹哲自幼移居美国,毕业于加州大学柏克莱分校,获洛杉矶加州大学博士学位。1974年,邹哲进入了著名的喷气推进实验室,并在10年后有幸参加了哈勒彗星的探测工作。
对于这个“星尘”计划,邹哲1981年产生了采集彗星尘埃的构想。他当时提出了两种采样方法:一是采用“阿波罗”宇宙飞船探测月球的模式,派遣宇宙飞船围绕““怀尔德-2”号卫星转圈子,然后降落上去钻取样本后带回地球。但是这样做很耗资,需要40亿至100亿美元。第二就是现在的近距离吸尘法,利用仪器吸收星尘,让太空舱带回地球,该方案经费2亿美元,1994年被美国宇航局(NASA)采纳。
★多位华人曾为“星尘”效力
事实上,除邹哲之外,还有多位华人曾为“星尘计划”效力。他们包括来自台湾的颜刘贞琬、游东瀚与王正祥、曾为该计划宇宙飞船飞行小组工作的周慕莲和波莫那工艺大学毕业的该计划支持小组系统工程师凯伦-廖(音译)。
█新闻链接:地球外取样,这是第二次
事实上,“星尘”号此次取得地球外星体的样本回家,并非人类历史上的第一次,而是第二次。开创遥控机械地外取样先河的是前苏联,他们在1976年发射的“月球”24号曾经成功取回了月球样本。
尽管美国宇航员1969年就登上了月球,但是真正以遥感机械方式取样的国家却是苏联。从1958年至1976年,前苏联发射了24个“月球”号探测器,其中有18个完成探测月球的任务。1976年8月,苏联的最后一个月球探测器“月球”24号着陆于月面北纬12度45分,东经62度12分,成功采集了170克月球岩芯返回西伯利亚。
█新闻回顾: “星尘”号7年征途 带回上百彗星样本
算算年头,“星尘”号从“出征”到“凯旋”已有7年。“星尘”号耗资2.12亿美元,目的是采集彗星样本。它于1999年2月发射升空。
“星尘”号此行走了很长时间,也走了很长的路程。发射之时,“星尘”号距离目的地“怀尔德-2”彗星8亿公里远。在追逐“怀尔德-2”彗星的同时,“星尘”号绕着太阳飞行了三大圈,一路飞了48.3亿公里。在这个期间,“星尘”号曾飞向木星,最后半路折了回来,还捎带着采集了一些星际间尘埃样本,包括已死亡星体的残埃和粒子,用于科学研究。
飞行了五年之后,也就是2004年初,“星尘”号的母飞船终于到达了“怀尔德-2”彗星。在那历史性的“穿身而过”中,“星尘”号从“怀尔德-2”那约300公里长的彗尾一飞而过,并用它那像网球拍一样大小的捕捉器采集了成百上千个固体微型颗粒物,随后密封在太空舱内准备带回地球。
█新闻对比:“星尘”和“深度撞击”有啥不一样
说起研究彗星,人们很快又联想起去年7月的“深度撞击”。2005年7月4日,美国宇航局的“深度撞击”号朝“坦普尔一号”彗星深深一撞,撞得科学家紧张研究了很长时间,如今还在继续研究中。而此次回归的“星尘”号也是研究彗星,那么它的使命与“深度撞击”使命有什么不一样呢?
二者的区别最大在于研究对象。“深度撞击”号旨在撞开彗星的彗核,通过遥感研究彗星内部。而“星尘”号是带回彗星样本,研究实实在在的彗星物质,并揭开彗星粒子的真面目。
天石/天籁
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