2005年,NASA花3.3亿美元,造飞船撞击彗星,主要目的是什么?
2005年7月4日,美国国家航空航天局(NASA)的“深度撞击”任务在太空中创造了历史,它向彗星Tempel 1发射了一个撞击器,成功地在彗星表面制造了一个巨大的坑洞,从而揭示了彗星的内部结构和成分。
这次任务花费了3.3亿美元,是NASA迄今为止最昂贵的彗星探测项目。那么,NASA为什么要做这样一个看似浪费的实验?它在“深度撞击”任务中得到了什么?我们又能从中学到什么呢?
彗星研究的困难
彗星,它们是太阳系中最古老和最神秘的天体之一,由冰、尘和岩石组成,有时会在太阳附近形成一条明亮的尾巴。
彗星是太阳系的历史见证,它们可能携带了地球上生命的起源。研究彗星可以帮助我们了解太阳系的形成和演化,以及地球和其他行星的特征。
既然彗星这么重要,为什么不直接把它们带回地球来研究呢?或者,为什么不用更先进的望远镜或探测器去观察它们呢?这些问题听起来很简单,但实际上,研究彗星是一件非常困难的事情。
首先,彗星很小,很暗,很远。一颗普通的彗星的直径只有几公里到几十公里,相比之下,地球的直径是12756公里。
彗星的表面也很黑,反射的光很少,所以在太空中很难被发现。而且,彗星离地球很远,有些彗星的轨道甚至超出了海王星的轨道,也就是说,它们距离地球有数十亿公里。要想把它们带回地球或者用探测器去接近它们,需要花费巨大的时间和资源。
其次,彗星的轨道很不规则,很难预测。彗星受到太阳和其他行星的引力影响,它们的轨道会不断变化。有些彗星只有几年或几十年才会接近太阳一次,有些彗星甚至几百年或几千年才会出现一次。
有些彗星甚至可能与地球发生碰撞,造成灾难性的后果。要想准确地计算出彗星的轨道和位置,需要大量的观测和分析。
最后,彗星的结构和成分很复杂,很难解析。彗星由冰、尘和岩石组成,它们在太阳附近会蒸发和分解,形成一条明亮的尾巴。
但是,这条尾巴并不是彗星本身的一部分,而是由太阳风吹散的物质。要想真正了解彗星的内部结构和成分,需要直接触及到彗星的核心。但是,这样做又有很大的风险和难度。
综上所述,研究彗星是一件既有意义又有挑战的事情。为了克服这些困难,NASA在2023年启动了一个大胆的任务,就是用一艘宇宙飞船去撞击一颗彗星,从而揭开它的内部结构和成分。这个任务叫做“深度撞击”(Deep Impact),它是人类历史上第一次尝试主动改变一个天体的轨道和形态。这个任务也是人类对太空探索的一次重大挑战和创新。
“深度撞击”任务过程
“深度撞击”任务的目标是一颗叫做“坦普尔一号”(Tempel 1)的彗星,它是一颗周期性彗星,也就是说,它每隔一段时间就会接近太阳一次。它的直径大约是14公里,相当于一个小城市的大小。它的轨道周期是5.5年,也就是说,每隔5.5年,它就会从地球附近经过一次。
为了撞击这颗彗星,NASA设计了一艘特殊的宇宙飞船,它由两部分组成:一部分是撞击器(impactor),另一部分是飞越器(flyby)。撞击器的重量是370公斤,相当于一个成年大熊猫的重量。它的形状是一个长方体,上面有一个圆锥形的鼻子。
它的任务就是以每小时10.3万公里的速度,也就是每秒28.6公里的速度,去撞击彗星的核心。飞越器的重量是601公斤,相当于三个成年大熊猫的重量。它的形状是一个长方体,上面有一个太阳能板和一个天线。它的任务就是在撞击发生时,从安全距离飞过彗星,并用相机和其他仪器记录下撞击的影像和数据。
“深度撞击”任务于2005年1月12日发射升空,经过六个月的飞行,于2005年7月4日到达了彗星附近。在这期间,飞船和地球之间保持着不断的通讯和控制。飞船也利用了地球和月球的引力助推来调整自己的轨道和速度。
在距离彗星24小时时,飞船开始了最后阶段的准备工作。它将撞击器释放出去,并与之保持了一定距离。然后,飞船开始了精确的导航和定位,以确保撞击器能够准确地命中彗星。在距离彗星12小时时,飞船开始了最后一次轨道修正,并将自己调整到一个安全位置。
在距离彗星35分钟时,飞船将所有控制权交给了撞击器,并开始了最后一次通讯。在距离彗星12分钟时,撞击器开始了自主导航,并用自己的相机对准了彗星。在距离彗星2分钟时,撞击器开始了最后冲刺,并向地球发送了最后一张照片。
研究结果
“深度撞击”任务的结果是史无前例的。它不仅成功地改变了一颗彗星的轨道和形态,而且还揭开了彗星的内部结构和成分。通过分析撞击产生的尘埃和碎片,科学家们发现了彗星的一些惊人的特征。
首先,科学家们发现,彗星的核心是非常脆弱和多孔的,它的密度只有水的一半。这意味着彗星并不是一个坚固的岩石,而是由许多小块的冰和尘组成的松散结构。这些小块可能是太阳系形成时留下的原始物质,它们没有经过任何化学或物理变化。因此,彗星可以被看作是太阳系历史的化石。
其次,科学家们发现,彗星的成分是非常复杂和多样的,它们包含了许多有机物和无机物。有机物是指含有碳、氢、氧、氮等元素的化合物,它们是生命的基本组成部分。
无机物是指不含有碳或含有很少碳的化合物,它们是地球和其他行星的主要组成部分。
科学家们在彗星中发现了水、二氧化碳、甲烷、氨、甲醛、乙醇、甘油、尿素等有机物,以及铁、镍、硫、硅等无机物。这些物质表明,彗星可能携带了地球上生命的起源,也可能影响了地球和其他行星的特征。
最后,科学家们发现,彗星的活动是非常频繁和剧烈的,它们会不断地蒸发和分解。当彗星接近太阳时,它们会受到太阳光和太阳风的照射和吹拂,从而产生一条明亮的尾巴。
这条尾巴实际上是由彗星表面蒸发出来的冰和尘组成的。科学家们估计,“深度撞击”任务产生的坑洞会在几个月内就被填满或消失。这说明,彗星是一个不断变化和演化的天体,它们可以反映出太阳系的动态过程。
撞击任务的意义
在前面,我们了解了彗星是什么,以及研究彗星的意义、困难、过程和结果。那么,“深度撞击”任务对我们有什么意义呢?
“深度撞击”任务是人类对太空探索的一次重大突破和创新。它不仅展示了人类的智慧和勇气,也为我们提供了宝贵的知识和启示。
通过这个任务,我们可以更好地了解太阳系的形成和演化,以及地球和其他行星的特征。我们也可以更好地了解生命的起源和可能性,以及彗星对地球的影响和威胁。我们也可以更好地利用彗星的资源和潜力,为人类的未来发展开辟新的道路。
“深度撞击”任务也是人类对自然的一次尊重和敬畏。它让我们意识到,彗星是太阳系中不可或缺的一部分,它们是太阳系历史的化石,也是太阳系动态的记录。
它们不仅美丽而神秘,也富有生命和变化。它们不仅给我们带来了惊喜和启发,也给我们带来了挑战和危险。我们应该用科学的态度和方法去研究和保护它们,而不是用贪婪的眼光和手段去破坏和利用它们。
“深度撞击”任务也是人类对自己的一次挑战和提升。它让我们看到了人类的无限可能和潜力,也让我们看到了人类的不足和局限。
它让我们感受到了人类的团结和协作,也让我们感受到了人类的分歧和冲突。它让我们思考了人类的目标和价值,也让我们思考了人类的责任和义务。它让我们更加珍惜和爱护自己所拥有的一切,也让我们更加渴望和追求自己所向往的一切。
“深度撞击”任务是一个历史性的事件,它给我们带来了无尽的惊奇和收获。我们应该为这个任务感到自豪和骄傲,也应该为这个任务感到谦卑和敬畏。我们应该从中学习和借鉴,也应该从中反思和改进。我们应该继续探索太空之谜,也应该继续关注地球之美。
结语
通过“深度撞击”任务,NASA获得了大量有关彗星Tempel 1的信息,包括它的形状、大小、密度、温度、化学成分、物理结构等。这些信息不仅揭示了Tempel 1本身的特征和历史,也为理解其他彗星提供了参考。
更重要的是,“深度撞击”任务展示了人类对太空探索的勇气和智慧,证明了人类可以通过创造性的方法来解决科学问题。“深度撞击”任务是人类太空历史上的一个里程碑,也是我们民族自豪感的一个源泉。
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