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    黎明号揭开灶神星面纱

    时间:2020-12-10 08:01:28 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站


      人物小传:
      尹怀勤,1937年3月生,陕西省泾阳县人。著名航天技术专家、科普作家。中国航天工业总公司三院八三五八研究所正局级顾问、研究员。1960年毕业于西北工业大学航空发动机系后,一直在航天战线工作,曾任中国航天工业总公司三院八三五八研究所党委书记兼第一副所长。曾任中国科普作家协会理事、天津市科普作家协会常务副理事长、天津市科协常委。因从事科学研究和研究所领导工作有成绩,1963年荣立三等功,1984年荣立二等功,1989年获航空航天部“优秀思想政治工作者”称号,1993年获中国航天工业总公司颁发的“航天奖”,1995年享受政府特殊津贴。曾与丛树国等4人合译《液体火箭发动机试验及测量技术》一书,与王建成合著《航天技术》一书。共发表科普作品、论文、杂谈、诗作530余篇,有18篇获奖。1991年和1996年曾两次出席中国科协全国代表大会。他编著的14万字的《E时代N个为什么·航天》一书,2004年10月荣获“国家科技进步二等奖”。现为天津市老科学技术工作者协会副会长,天津市科普作家协会名誉理事长。
      美国航宇局2012年5月10日宣布,通过分析黎明号探测器发回的最新数据,科学家对巨型小行星——灶神星的地貌特征以及它与地球的关系等有了新的认识。这是黎明号探测灶神星有关动态的进一步披露,说明该探测器正在执行太空之旅的艰巨任务,并获得了一些重要成果。
      黎明号小行星探测器
      黎明号小行星探测器早在11年前的2001年就正式立项,并定于2005年发射,后因资金不足升空时间推迟。2006年3月由于经费超支以及技术问题,美国航宇局曾取消这项探测计划,但经一些专家的坚持和游说,当局在不到一个月的时间内又同意恢复。黎明号最初定于2007年7月发射,但由于一系列技术问题和天气原因又拖了两个月。美国东部时间2007年9月27日早7时34分(北京时间20时34分),美国航宇局用一枚德尔塔2型运载火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心顺利升空,将黎明号小行星探测器送入太空预定轨道,使其开始了长达8年近50亿公里的星际探索之旅。
      黎明号除携有摄像机、红外光谱成像仪、r射线和中子探测器外,还装有3台离子火箭发动机和2个巨大的太阳能电池帆板,分别作为有效载荷、动力装置和供电设备,后者双翼间距近20米,为它穿越太空提供电力。离子火箭发动机与传统的化学燃料火箭发动机不同,它通过电能电离堕性气体氙的原子,产生时速高达14.32万公里的离子流向后喷出,从而给黎明号提供向前飞行的推动力。黎明号起航后的最初4天,它的时速逐渐提高到96公里,12天后达到300公里,1年后升至8850公里,而消耗的燃料只有15加仑,燃料利用效率是化学燃料火箭发动机的10倍。
      赋予黎明号的使命是,让它奔赴火星和木星之间的小行星带,探测两颗人类以前从未尝试接触的天体灶神星和谷神星。不少科学家认为,小行星是处于萌芽期但未得到机会成长起来的“行星婴儿”。谷神星、灶神星、智神星和婚神星被称为小行星带的“四大金刚”。之所以选择灶神星和谷神星进行探测,不仅仅是因为它们个头较大,而且还因为它们与小行星带里的其他天体存在显著差别。这两颗小行星都形成于大约45亿年前,由于木星的强大引力作用而演化迟缓。有些专家认为,如果没育木星引力的影响,像谷神星和灶神星这样的大块头小天体本可以形成行星。科学家希望通过黎明号探测获得的数据资料,能够对比研究这两个天体的演化过程。在冥王星之外的柯伊伯带中,也存在大量的小行星。不言而喻,深化对小行带中天体的认识,也将为了解柯伊伯带中的小行星提供借鉴。
      小行星带里的小天体到太阳的平均距离为2.77个天文单位,即2.77倍的日地距离或4.14亿公里,正符合按提丢斯—波德定则计算出的一颗大行星应该占据的空间轨道位置。黎明号是第一个探测这个重要区域的人类探测器,也是世界上首个先后对两个天体进行环绕探测的无人航天器。自2000年2月14日开始,美囯苏梅克号航天器曾对体积较小的小行星爱神星进行过近一年时间的环绕探测,并于2001年2月12日成功着陆于爱神星,一直工作到2月28日。但是,过去从未出现过同一航天器先后环绕两个天体飞行的情况。科学家认为,探测这两颗小天体将有助于了解太阳系的起源,因此将这个项目取名为黎明。由美国加利福尼亚大学洛杉矶分校科学家克里斯多弗•拉塞尔领导的黎明号整个探测活动计划耗资3.57亿美元,其中不包括德尔塔2型火箭的造价。其测控工作由位于美国加利福尼亚州的帕萨迪纳喷气推进实验室为中心的深空网负责。
      在其发射之前,为激发公众参与探索太空的热情,美国航宇局曾推出“送你的名字去小行星带”的宣传活动。据悉,共有36万人通过网络报名,他们的名字被记录在一个相当5美分硬币大小的微芯片里,并随着黎明号一同飞往太空。作为主办单位的美国航宇局还寄给每位参与者一份证书,证明其名字曾跟随探测器一起到过小行星带旅行。美国历来比较重视利用航天科技活动进行科普宣传和教育,此次亦不例外。这就无形中引发了人们对黎明号飞行和探测情况的关注。
      首先探测小行星灶神星
      按照原定计划,黎明号将于2011年首先探测小行星灶神星,进行至少6个月的观测后离开,再于2015年赶到谷神星继续观测,最终完成对两个小天体分别近距离绕飞探测任务。果不其然,它在太空遨游了3年7个多月飞经16亿公里之后终于在2011年5月初发现了第一个目标灶神星。随即黎明号启动携带的摄像机等科学仪器,在距离灶神星121万公里处, 于同年5月3日拍摄了对方的第一张图片,并发回地球,令科学家喜不自胜。这张图片,美国航宇局曾于2011年5月11日予以公布。由于距离较远,图片显示的景象是,灶神星像一颗明亮的小珍珠点缀在大量恒星组成的背景中。该图片将有助于黎明号探测器对接下来的飞行路线进行微调。黎明号项目副首席科学家卡罗尔•雷蒙德说:“第一张图片显示黎明号今后将对灶神星进行更详细的描绘”,意即对其完成首次探测任务充满信心。
      灶神星是被德国天文学家海因里奇•威廉•奥伯斯在1807年3月29日发现的。其直径约为525公里,是小行星带中质量仅次于谷神星的第二大天体。200多年来,科学家通过地面及太空望远镜拍摄了灶神星的大量图片,已经确认它是与地球类似的岩石状天体,但受距离颇大的限制,对其表面详细状况却知之甚少。只有用航天器就近对灶神星进行探测,才能看清其真实面目,从而弥补这一缺憾。这也是美国科学家坚持一定要研制和发射黎明号探测器对其进行环绕探测的重要动因之一。
      拍摄了灶神星的首张照片之后,黎明号继续飞近目标星体,并于2011年7月16日按预定要求适当减速而被后者的引力所捕获,随即进入环绕灶神星的轨道运行。当时,灶神星与地球的距离约为1.88亿公里。然后黎明号在按照设定程序和遥控指令陆续调整绕行轨道高度的同时,即开始了对灶神星的拍摄工作。仅在2011年7月份的下半个月,它就拍摄了500多张照片,向地球传回了富有价值的灶神星表面信息。这是灶神星首次被近距离观测。科学家刚开始研究获得的这些宝贵资料,即看到了灶神星地形多变的面貌。灶神星北半球分布有许多陨石坑,包括被称为“雪人”的3个陨石坑,而南半球则比较平坦,却有一处巨大撞击坑,赤道上遍布深沟,这让科学家感到意外,他们从未预想过这些地貌特征。拉塞尔说:“我们看到一个地形相当多变的表面”。帮助进行拍摄操作的德国马普协会的霍尔格•西尔克斯说,灶神星“特征如此丰富”,它将让科学家在今后几年有的忙了。因为这些照片提供的信息量很大,要研究和分析它们并从中得出应有的结论,是需要有关专家花费大量精力和时间的。
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