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星尘飞船飞近彗星 人类将首次获取彗核物质

http://www.sina.com.cn 2003年12月29日 17:09 北京晚报

  北京大学地球与空间科学学院 焦维新

   明年1月2日,美国的“星尘”飞船将与怀尔德2彗星相遇,并利用特制仪器提取彗星核中的物质,然后返回地球进行研究,这是人类第一次从彗星核中取样返回的太空探索活动。

   “星尘”飞船太空旅行

   “星尘”飞船是1999年2月7日发射的,主要目的是对怀尔德2彗星进行取样探测,同时也顺便收集星际尘埃。“星尘”飞船围绕太阳运行的第一个轨道周期为两年,2000年2月至5月,“星尘”第一次收集到星际尘埃,这些尘埃是从星际空间新进入太阳系的粒子,对研究宇宙的起源有重要意义。星际尘埃粒子的收集在飞船轨道的部分位置进行,在这些位置,尘埃粒子的速度相对较低。收集器的取向在特殊方向,因而收集面积最大。尘埃粒子总的收集时间大约两年。尘埃是组成银河系中重元素的主要形式。通过直接取样,哪怕是只收集一点儿粒子,对于直接检验在太阳系外形成的固体物质,就是一个历史性的贡献。按照计划,“星尘”飞船在2004年1月2日与怀尔德2彗星相遇,并对其进行拍照和取样,2月21日,飞船远离怀尔德2彗星,计划在2006年1月15日返回地球。

   探测彗星科学意义

   彗星是个小的、易碎的、形状不规则的天体,由冰冻着的各种杂质、尘埃组成。彗星的体形庞大,但其质量却小得可怜,就连大彗星的质量也不到地球的万分之一。彗星在远离太阳时,只是个云雾状的小斑点,靠近太阳时,因凝固体的蒸发、气化、膨胀、喷发,它就产生了彗尾。彗尾体积极大,可长达上亿公里,其形状各异,一般向背离太阳的方向延伸,越靠近太阳彗尾就越长。宇宙中彗星的数量极大,但目前观测到的有1600多颗。地球上平均每年均可见几颗彗星,多数是重复出现的老彗星,只有1至2颗是第一次来到内太阳系的新彗星。研究彗星有重要的科学意义。彗星是太阳系最古老、最原始的物体,它们保存了原始星云物质最早的记录;彗星将挥发性轻元素带到行星,对行星海洋和大气层形成起重要作用;彗星富含有机物,有可能为地球上生命的起源提供了必不可少的有机分子;一些彗星以极高速度撞击地球和其他行星,引起行星气候的急剧变化,极大地影响了地球的生态平衡。

   探测为何选定怀尔德2

   因为怀尔德2是颗新到内太阳系的彗星。第二,彗星还处于较原始的状态。当彗星靠近太阳时,它将被加热,通过升华过程损失了许多物质。大约通过太阳1000次后,彗星将损失其大多数挥发性物质,不再产生彗发和长的尘埃尾。由于怀尔德2只通过太阳几次,仍然有大多数尘埃和气体,即“原始物质”。通过对彗星的研究来了解太阳系的早期发展。第三,沿已发现的轨道,飞船飞越彗星时相对速度低,较容易取样。对彗星直接取样,可确定彗星中基本物质的含量。

   相遇时飞船开始探测

   飞船与彗星相遇时,到彗核的最近距离约300公里,与彗星的相对速度约每秒6.2公里。   相遇时的探测活动包括收集彗星尘埃和对彗核拍照。相遇的前9天,飞船将气凝胶收集器展开,在每秒6.2公里的相对速度条件下,气凝胶可收集直径为1至100微米的尘埃粒子。在相遇的前后5个小时内,成像仪每10秒钟对彗核拍照一次。随着飞船靠近彗核,彗核开始作为一个扩展的物体出现。


  
 
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