迎接小行星的“黎明”

　　小行星被認(rèn)為是處于萌芽期但未得到機(jī)會(huì)成長(zhǎng)起來(lái)的“行星嬰兒”，探測(cè)小行星將有助于了解太陽(yáng)系的起源，這就是為什么一個(gè)正在奔赴灶神星和谷神星的小行星探測(cè)器被命名為“黎明”號(hào)的原因。
　　5月11日，美國(guó)宇航局宣布，黎明號(hào)探測(cè)器拍攝到了太陽(yáng)系最主要的小行星之一——灶神星的圖片。接下來(lái)，黎明號(hào)即將開(kāi)始對(duì)灶神星為期至少6個(gè)月的觀測(cè)。然后，于2015年趕到谷神星繼續(xù)觀測(cè)，最終完成對(duì)兩個(gè)小天體分別近距離繞飛探測(cè)任務(wù)。
　　
　　黎明號(hào)小行星探測(cè)器
　　
　　黎明號(hào)小行星探測(cè)器于2007年9月27日升空，開(kāi)始其長(zhǎng)達(dá)8年近50億千米的星際探索之旅。黎明號(hào)除攜有攝像機(jī)、紅外分光計(jì)、r射線和中子探測(cè)儀外，還裝有3臺(tái)離子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和2個(gè)巨大的太陽(yáng)能電池帆板，前者為其提供前進(jìn)的推力，后者雙翼間距近20米，為它穿越太空供電。離子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)的化學(xué)燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)不同，它通過(guò)電離惰性氣體氙的原子，產(chǎn)生時(shí)速高達(dá)14.32萬(wàn)千米的離子流向后噴出，從而給黎明號(hào)提供向前飛行的推動(dòng)力。
　　黎明號(hào)被賦予的使命是：奔赴火星和木星之間的小行星帶，探測(cè)兩顆人類(lèi)以前從未嘗試接觸的天體——灶神星和谷神星。在黎明號(hào)發(fā)射之前，為激發(fā)公眾參與探索太空的熱情，美國(guó)宇航局曾推出“送你的名字去小行星帶”的宣傳活動(dòng)。共有36萬(wàn)人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)報(bào)名，他們的名字被記錄在一個(gè)5美分硬幣大小的微芯片里，并隨著黎明號(hào)一同飛往太空。美國(guó)宇航局還給參與者一份證書(shū)，證明其名字曾跟隨探測(cè)器一起到過(guò)小行星帶旅行。
　　
　　小行星帶及其“四大金剛”
　　
　　谷神星、灶神星、智神星和婚神星被稱為小行星帶的“四大金剛”。之所以選擇灶神星和谷神星進(jìn)行探測(cè)，不僅僅是因?yàn)樗鼈儌€(gè)頭較大，而且還因?yàn)樗鼈兣c小行星帶里的其他天體存在顯著差別。這兩顆小行星都形成于大約45億年前，由于木星的強(qiáng)大引力作用而演化遲緩。研究人員希望比對(duì)觀測(cè)這兩個(gè)天體的演化過(guò)程。
　　小行星帶里的小天體到太陽(yáng)的平均距離為2.77個(gè)天文單位（日地距離的2.77倍即4.14億千米），正符合按提丟斯—波德定則計(jì)算出的一顆大行星應(yīng)該占據(jù)的空間軌道位置。黎明號(hào)是第一個(gè)探測(cè)這個(gè)重要區(qū)域的人類(lèi)探測(cè)器，也是世界上首個(gè)先后對(duì)兩個(gè)天體進(jìn)行環(huán)繞探測(cè)的無(wú)人航天器。
　　從2000年2月14日開(kāi)始，美囯蘇梅克號(hào)航天器曾對(duì)體積較小的小行星愛(ài)神星進(jìn)行過(guò)近1年時(shí)間的環(huán)繞探測(cè)，并于2001年2月12日成功著陸于愛(ài)神星。
　　
　　相會(huì)灶神星
　　
　　黎明號(hào)在太空飛行了16億千米之后，終于發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)目標(biāo)灶神星。黎明號(hào)隨即啟動(dòng)攜帶的攝像機(jī)等科學(xué)儀器，在距離灶神星121萬(wàn)千米處拍攝了對(duì)方的第一張圖片。圖片顯示的景象是：灶神星像一顆明亮的小珍珠點(diǎn)綴在大量恒星組成的背景中。這張圖片將有助于黎明號(hào)探測(cè)器對(duì)接下來(lái)的飛行路線進(jìn)行微調(diào)。
　　灶神星是德國(guó)天文學(xué)家海因里奇?威廉?奧伯斯在1807年3月29日發(fā)現(xiàn)的。其直徑約為531千米，是小行星帶中質(zhì)量?jī)H次于谷神星的第二大天體。200多年來(lái)，科學(xué)家通過(guò)地面及太空望遠(yuǎn)鏡拍攝了灶神星的大量圖片，已經(jīng)確認(rèn)它是與地球類(lèi)似的巖石狀天體，但受距離較遠(yuǎn)的限制，對(duì)其表面詳細(xì)狀況知之甚少。只有用航天器就近對(duì)灶神星進(jìn)行探測(cè)，才能看清其真實(shí)面目，從而彌補(bǔ)這一缺憾。這也是科學(xué)家堅(jiān)持一定要研制和發(fā)射黎明號(hào)探測(cè)器對(duì)其進(jìn)行環(huán)繞探測(cè)的重要?jiǎng)右蛑弧?br/>　　黎明號(hào)預(yù)計(jì)于7月16日經(jīng)適當(dāng)減速而被灶神星的引力所捕獲，進(jìn)入環(huán)繞灶神星的軌道運(yùn)行。然后黎明號(hào)將按照設(shè)定程序和遙控指令，陸續(xù)調(diào)整繞行軌道高度。當(dāng)8月初運(yùn)行到距離灶神星表面約2737千米時(shí)開(kāi)始對(duì)目標(biāo)星體進(jìn)行探測(cè)活動(dòng)，并將獲得的數(shù)據(jù)資料發(fā)回地球。在不斷變軌逐漸接近灶神星的過(guò)程中，黎明號(hào)將從多角度拍攝圖片，以便科學(xué)家繪制灶神星地圖。黎明號(hào)最終將在距離灶神星約193千米的環(huán)形軌道上運(yùn)行6～12個(gè)月，對(duì)灶神星某些方位和重點(diǎn)區(qū)域拍攝近景，讓科學(xué)家了解其地形地貌及其構(gòu)成特點(diǎn)，從而認(rèn)識(shí)其形成和演化情況，揭示其隱藏的奧秘。此后，黎明號(hào)將飛離灶神星而轉(zhuǎn)向趕往小行星帶最大的天體谷神星，預(yù)計(jì)在2015年抵達(dá)目的地。
　　
　　谷神星之謎待解
　　
　　谷神星是1801年1月1日由意大利天文學(xué)家皮亞齊發(fā)現(xiàn)的。目前國(guó)際天文學(xué)界公認(rèn)谷神星的直徑為1020千米，密度約為1.6克/立方厘米。在小行星帶的天體中，其密度是比較小的。按反照率的特征，它被歸于C類(lèi)即碳質(zhì)小行星，其反照率遠(yuǎn)不如S類(lèi)即石質(zhì)小行星大。2006年8月24日，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)通過(guò)表決，明確定義了行星的新標(biāo)準(zhǔn)，并首次對(duì)矮行星和太陽(yáng)系小天體做出明文界定。據(jù)此，冥王星由第九大行星降級(jí)為矮行星，谷神星則由小行星升級(jí)為矮行星。時(shí)至今日，谷神星仍是小行星帶中唯一的矮行星，也是距離太陽(yáng)最近的這類(lèi)天體。
　　20世紀(jì)70年代科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)谷神星表面有含水10%～15%的礦物。美國(guó)天文學(xué)家利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)谷神星外圍覆蓋著一層富含冰狀淡水層的地幔。初步估算其蘊(yùn)藏的淡水總量甚至比地球全部淡水量還多。在小天體上發(fā)現(xiàn)如此數(shù)量的水，這還是第一次。
　　谷神星是由冰狀富含水層地幔包裹著一個(gè)巖石內(nèi)核構(gòu)成的。研究人員認(rèn)為，即使該含水層只有25%的水分，整個(gè)谷神星的淡水量就已超過(guò)地球所有淡水的總和。盡管該天體比地球要小得多，其直徑還不到月球的27%，但它的淡水貯量卻如此驚人。地球擁有的14億立方千米水中約有4100萬(wàn)立方千米的淡水，而谷神星的淡水量要在2億立方千米以上。望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)還顯示，谷神星表面布滿黏土、碳酸鹽和其他形成水所需的礦物質(zhì)，因此這里也可能為生命形成提供條件。
　　灶神星屬于類(lèi)地巖狀天體，太陽(yáng)系中距太陽(yáng)較近的天體大多為巖狀天體。而谷神星則是典型的冰態(tài)天體，這類(lèi)天體主要位于距太陽(yáng)較遠(yuǎn)的軌道上。這兩個(gè)極不相同的天體竟然可以位于同一個(gè)小行星帶中，這是黎明號(hào)需要揭示的奧秘之一。利用黎明號(hào)上的同一套科學(xué)儀器探測(cè)兩個(gè)不同目標(biāo)，能便于科學(xué)家將兩套探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的對(duì)比分析，并根據(jù)它環(huán)繞灶神星和谷神星的運(yùn)行軌道數(shù)據(jù)，對(duì)比測(cè)算這兩個(gè)天體的引力場(chǎng)等參數(shù)，進(jìn)而揭示更多的太陽(yáng)系奧秘。黎明號(hào)的全部探測(cè)活動(dòng)如獲圓滿成功，其突出貢獻(xiàn)將被載入人類(lèi)航天史冊(cè)。
　　【責(zé)任編輯】龐云