论文部分内容阅读
这是人类探索太空史上的首例——美国航空航天局的无人驾驶飞船“尼尔鞋匠”号于北京时间2001年2月13日成功降落在一颗离地球316亿千米远的以古希腊爱神“厄洛斯”命名的小行星上，实现了历史上首次探测器与小行星的相会。这次对小行星的探索与考察对于人类具有非同寻常的意义：一是可以考察太阳的起源；二是提高人类对小行星撞击地球危险的认识。
无人驾驶飞船
对于这次令人瞩目的太空科考活动，我们还得从“近地球漫游小行星考察计划”讲起，这一计划是历史上首次不以美国航空航天局为核心的深层次太空科研计划，是NASA提出的“更快、更好、更省钱”的宇宙科研考察思想的产物。
“近地球漫游小行星考察计划”总投资为223亿美元，牵头这一考察计划的是美国约翰·霍普金斯大学的应用物理研究所。该研究所的科研人员只花了26个月的时间就设计、建造和发射了“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船。
“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船是1996年2月17日发射升空的，进入预定的轨道后先是绕地球一周以获得足够的加速度，然后向预定的目标“厄洛斯”小行星飞去。
1998年12月，地面遥控人员点燃了一个减速引擎，以便让它进入“厄洛斯”小行星的轨道，但却失败了，以至于飞船掠过了小行星。科学家们于2000年2月14日点燃了第二个减速引擎，这回成功地将飞船送入了“厄洛斯”小行星的轨道。
“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船个头不大，体积只相当于一辆紧凑型的小轿车，重量为500千克，外表看起来就像一个小铁盒。别看它个头不大，但作用可不小。自从1996年发射进入太空后，它已经在漫漫宇宙中飞行了32亿千米，从2000年到现在已经向地球发回了16万张有关“厄洛斯”小行星的照片，并且搜集了大量有关这颗小行星组成、结构、体积和形状的资料。
这是一件了不起的事，因为“厄洛斯”小行星距离地球如此之远，以至于飞船上的无线电信号往返地球一次就得花35分钟。NASA的首席科学家爱德华·惠勒尔说：“‘尼尔鞋匠’干得棒极了，因为它是第一艘成功绕小行星飞行的飞船，也是第一艘在距离太阳如此遥远的地方却靠太阳能运行的飞船，而且它还搜集到那么多重要资料。”当然，这一切都得益于其所携带的各种高精度仪器、仪表，其顶部是一个碟形天线，四周围绕着太阳能发电板，看起来就像是一朵有四片花瓣的花朵一样。
爱神小行星
编号为433的小行星是德国柏林乌拉尼亚天文观测台主任古斯塔夫·威特于1898年8月13日发现的，按国际天文观测惯例，谁发现的行星就以谁的名字来命名，但威特却以古希腊爱神“厄洛斯”来命名他新发现的这颗小行星。从它被发现到现在的100多年间，人们曾经推测过它的表面组成和结构，但终因离地球太远而无法实现这一目的。
直到无人驾驶飞船接近这颗小行星，人们才开始对“厄洛斯”小行星有了真正的了解。它每5小时27分钟自转一次，体积比科学家们事先预料的要小得多，外形如同一个土豆，表面上至少有两座中等规模的火山口，一道狭长的山脊，密度为每立方厘米7克，跟地球上面包的密度差不多。小行星全长33千米，宽16千米，厚度为16千米，在宇宙中顶多只能算一粒小尘埃而已，但它却是屡屡闯入地球轨道众多小行星中第二大的小行星。
这颗距离地球316亿千米的小行星的引力相当小，相当于地球引力的千分之一，地球上体重72千克左右的宇航员如果在这颗小行星上登陆的话，那么他将感到“飘飘然”。
亲吻
2001年年初，由于“近地球漫游小行星考察计划”的资金已经用完，“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船上的燃料也行将消耗殆尽，所以美国航空航天局的科学家们召开了紧急会议，商讨“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船最后的命运。摆在“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船面前的有两条出路：一是继续围绕“厄洛斯”小行星飞行，拍摄相关的照片，直到飞船燃料消耗殆尽自行坠毁为止；二是让“尼尔鞋匠”号直接登陆“厄洛斯”小行星，干脆对这颗小行星进行一次实地考察，当然，这是冒着飞船彻底坠毁的风险的。
经过一番激烈的争执，美国航空航天局最后决定，与其让“尼尔鞋匠”号坐以待毙，还不如让它冒一次风险，让它和“爱神”来个“最后吻别”!
按照科学家们的计划，NASA的控制人员将小心翼翼地启动“尼尔鞋匠”号飞船的引擎，让它从目前运行的轨道(距离“厄洛斯”小行星表面24千米)向小行星表面慢慢接近。如果一切顺利的话，那么“尼尔鞋匠”号将以每小时4千米～14千米的速度“温柔”地亲吻“爱神”的脸，在小行星的表面上着陆。
由于“厄洛斯”小行星上的重力远比地球弱，所以飞船可以不伤分毫。在飞船着陆的过程中，装在其侧面的一台照相机将不停地拍下人类历史上最清晰的小行星照片，并且同步传回地球。
如果飞船在小行星表面着陆时只是蹦跳几下，并未受损，那就更妙了，它肯定能继续发回小行星上的照片，并且将持续数月。而这些照片将同步公布在http://near.jhuapl.edu 网站上，让全世界的人共享“近看小行星真面目”的兴奋时刻。NASA科学家法尔克说：“那时，我们甚至可以清晰地看到小行星上小石子的模样!”
当然了，由于这次着陆是人类对人造飞船进行有史以来最远距离的遥控，所以如果失败，也是意料之中的事。
NASA科学家法尔克毫不隐讳地说：“飞船将总共进行六次引擎点火，其中五次由地面控制人员遥控进行，最后一次引擎点火是由飞船内装置的电脑自动进行的，我们已经无法遥控。如果这次点火发生意外，就会使飞船以每小时40千米的速度冲向小行星表面，那样的话，飞船就会‘咣’地一声撞毁在小行星上，然后就永远寂寞了或者被弹回小行星的轨道上。对于这样的结果，我们也不会觉得意外，因为‘尼尔鞋匠’号小飞船甚至没有着陆的腿。我们已经为2月14日举行的新闻发布会准备了两套材料，第一套的内容是《史无前例的小行星首次成功着陆》，第二套的内容是《史无前例的对小行星的首次撞击》。当然了，我愿意看到的是前者!”
很幸运，“尼尔鞋匠”成功地亲吻了“爱神”，实现了史无前例的小行星着陆。
考察小行星的目的
让无人驾驶小飞船考察小行星的重要目的之一就是探究太阳系起源的秘密。“近地球漫游小行星考察计划”首席科学家安德鲁·陈在谈到这次科研行动的目的时说：“大家肯定会问，为什么要对被称为‘太空小不点’的小行星产生兴趣呢？那就让我告诉你吧，别看这些小行星个头不大，可它们的年龄却长着哩。随便找出一颗，它的年龄都比地球上任何一块石头都要古老得多，有些小行星的年岁甚至可以追溯到太阳系起源的时候。这就是我们的兴趣所在，因为如果我们能揭开小行星的奥秘，那么就很有可能找到太阳系起源的秘密!”
让无人驾驶小飞船考察小行星的另一个重要目的就是研究小行星对地球和人类的威胁。根据天文学家们长期观测的结果，随时可能穿过地球轨道，并且直径大于1千米的小行星总共有900多颗，它们被科学家们称为危险的“近地小行星”。其中40％的小行星的准确位置已经被科学家们观测到，这些小行星在未来数百年内都不可能撞击地球。但仍有60％的小行星因其具体方位不明，构成了对地球的潜在威胁，特别是一颗被天文观测者命名为1999AN19号的小行星已经成为最具威胁的小行星，这颗小行星在2039年撞击地球的可能性很小，如果这颗小行星撞到地球的话，那么，将消灭地球表面很大范围内的生命，并彻底改变地球的气候。用美国康奈尔大学天文学家威廉姆·布鲁克的话来说：“我们当然无需坐等明天担心小行星从天而降，但这种可能性也不是零。”
至于足球大小的小行星每年则有1万多颗落在地球上，只不过不引人注目罢了。
北爱尔兰阿玛赫天文观测台的马克·巴雷教授说，小行星对地球的威胁不容小视，因为一颗直径为1千米的小行星如果撞上地球的话，那么其产生的后果就是灾难性的。这位著名的天文学家在接受英国广播公司记者采访时表示：“不管这样大小的小行星撞在地球上什么地方，都会带来全球性的灾难，因为其造成的气候变化会使食物链彻底断绝，使地球在短短数月之内损失掉大约1/4的人。”
英国议员雷比特·奥皮克竭尽全力游说英国政府成立一个防御小行星撞击地球的特遣队或者小行星防御中心，呼吁政府在未来10年里投资7000万英镑研究跟踪接近地球的小行星，这样就能让人类提前10年或者100年密切关注即将袭击地球的小行星，使人类有时间设法改变小行星的飞行轨道。
美国NASA则早在派出飞船前就已经开始实施一项旨在观测直径超过1千米的小行星的计划。其首席科学家惠勒尔表示，“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船的考察行动将极大地增加人类对小行星的科学认识，进一步了解未来小行星对地球安全的威胁。这位赫赫有名的科学家直言不讳地说，他认为正是因为一颗大型小行星撞击地球才造成了恐龙的灭绝，而这种可怕的情景还可能在地球上重演。如果不提高对小行星的认识的话，那么未来有一天，灭绝的将可能是人类!
无人驾驶飞船
对于这次令人瞩目的太空科考活动，我们还得从“近地球漫游小行星考察计划”讲起，这一计划是历史上首次不以美国航空航天局为核心的深层次太空科研计划，是NASA提出的“更快、更好、更省钱”的宇宙科研考察思想的产物。
“近地球漫游小行星考察计划”总投资为223亿美元，牵头这一考察计划的是美国约翰·霍普金斯大学的应用物理研究所。该研究所的科研人员只花了26个月的时间就设计、建造和发射了“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船。
“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船是1996年2月17日发射升空的，进入预定的轨道后先是绕地球一周以获得足够的加速度，然后向预定的目标“厄洛斯”小行星飞去。
1998年12月，地面遥控人员点燃了一个减速引擎，以便让它进入“厄洛斯”小行星的轨道，但却失败了，以至于飞船掠过了小行星。科学家们于2000年2月14日点燃了第二个减速引擎，这回成功地将飞船送入了“厄洛斯”小行星的轨道。
“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船个头不大，体积只相当于一辆紧凑型的小轿车，重量为500千克，外表看起来就像一个小铁盒。别看它个头不大，但作用可不小。自从1996年发射进入太空后，它已经在漫漫宇宙中飞行了32亿千米，从2000年到现在已经向地球发回了16万张有关“厄洛斯”小行星的照片，并且搜集了大量有关这颗小行星组成、结构、体积和形状的资料。
这是一件了不起的事，因为“厄洛斯”小行星距离地球如此之远，以至于飞船上的无线电信号往返地球一次就得花35分钟。NASA的首席科学家爱德华·惠勒尔说：“‘尼尔鞋匠’干得棒极了，因为它是第一艘成功绕小行星飞行的飞船，也是第一艘在距离太阳如此遥远的地方却靠太阳能运行的飞船，而且它还搜集到那么多重要资料。”当然，这一切都得益于其所携带的各种高精度仪器、仪表，其顶部是一个碟形天线，四周围绕着太阳能发电板，看起来就像是一朵有四片花瓣的花朵一样。
爱神小行星
编号为433的小行星是德国柏林乌拉尼亚天文观测台主任古斯塔夫·威特于1898年8月13日发现的，按国际天文观测惯例，谁发现的行星就以谁的名字来命名，但威特却以古希腊爱神“厄洛斯”来命名他新发现的这颗小行星。从它被发现到现在的100多年间，人们曾经推测过它的表面组成和结构，但终因离地球太远而无法实现这一目的。
直到无人驾驶飞船接近这颗小行星，人们才开始对“厄洛斯”小行星有了真正的了解。它每5小时27分钟自转一次，体积比科学家们事先预料的要小得多，外形如同一个土豆，表面上至少有两座中等规模的火山口，一道狭长的山脊，密度为每立方厘米7克，跟地球上面包的密度差不多。小行星全长33千米，宽16千米，厚度为16千米，在宇宙中顶多只能算一粒小尘埃而已，但它却是屡屡闯入地球轨道众多小行星中第二大的小行星。
这颗距离地球316亿千米的小行星的引力相当小，相当于地球引力的千分之一，地球上体重72千克左右的宇航员如果在这颗小行星上登陆的话，那么他将感到“飘飘然”。
亲吻
2001年年初，由于“近地球漫游小行星考察计划”的资金已经用完，“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船上的燃料也行将消耗殆尽，所以美国航空航天局的科学家们召开了紧急会议，商讨“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船最后的命运。摆在“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船面前的有两条出路：一是继续围绕“厄洛斯”小行星飞行，拍摄相关的照片，直到飞船燃料消耗殆尽自行坠毁为止；二是让“尼尔鞋匠”号直接登陆“厄洛斯”小行星，干脆对这颗小行星进行一次实地考察，当然，这是冒着飞船彻底坠毁的风险的。
经过一番激烈的争执，美国航空航天局最后决定，与其让“尼尔鞋匠”号坐以待毙，还不如让它冒一次风险，让它和“爱神”来个“最后吻别”!
按照科学家们的计划，NASA的控制人员将小心翼翼地启动“尼尔鞋匠”号飞船的引擎，让它从目前运行的轨道(距离“厄洛斯”小行星表面24千米)向小行星表面慢慢接近。如果一切顺利的话，那么“尼尔鞋匠”号将以每小时4千米～14千米的速度“温柔”地亲吻“爱神”的脸，在小行星的表面上着陆。
由于“厄洛斯”小行星上的重力远比地球弱，所以飞船可以不伤分毫。在飞船着陆的过程中，装在其侧面的一台照相机将不停地拍下人类历史上最清晰的小行星照片，并且同步传回地球。
如果飞船在小行星表面着陆时只是蹦跳几下，并未受损，那就更妙了，它肯定能继续发回小行星上的照片，并且将持续数月。而这些照片将同步公布在http://near.jhuapl.edu 网站上，让全世界的人共享“近看小行星真面目”的兴奋时刻。NASA科学家法尔克说：“那时，我们甚至可以清晰地看到小行星上小石子的模样!”
当然了，由于这次着陆是人类对人造飞船进行有史以来最远距离的遥控，所以如果失败，也是意料之中的事。
NASA科学家法尔克毫不隐讳地说：“飞船将总共进行六次引擎点火，其中五次由地面控制人员遥控进行，最后一次引擎点火是由飞船内装置的电脑自动进行的，我们已经无法遥控。如果这次点火发生意外，就会使飞船以每小时40千米的速度冲向小行星表面，那样的话，飞船就会‘咣’地一声撞毁在小行星上，然后就永远寂寞了或者被弹回小行星的轨道上。对于这样的结果，我们也不会觉得意外，因为‘尼尔鞋匠’号小飞船甚至没有着陆的腿。我们已经为2月14日举行的新闻发布会准备了两套材料，第一套的内容是《史无前例的小行星首次成功着陆》，第二套的内容是《史无前例的对小行星的首次撞击》。当然了，我愿意看到的是前者!”
很幸运，“尼尔鞋匠”成功地亲吻了“爱神”，实现了史无前例的小行星着陆。
考察小行星的目的
让无人驾驶小飞船考察小行星的重要目的之一就是探究太阳系起源的秘密。“近地球漫游小行星考察计划”首席科学家安德鲁·陈在谈到这次科研行动的目的时说：“大家肯定会问，为什么要对被称为‘太空小不点’的小行星产生兴趣呢？那就让我告诉你吧，别看这些小行星个头不大，可它们的年龄却长着哩。随便找出一颗，它的年龄都比地球上任何一块石头都要古老得多，有些小行星的年岁甚至可以追溯到太阳系起源的时候。这就是我们的兴趣所在，因为如果我们能揭开小行星的奥秘，那么就很有可能找到太阳系起源的秘密!”
让无人驾驶小飞船考察小行星的另一个重要目的就是研究小行星对地球和人类的威胁。根据天文学家们长期观测的结果，随时可能穿过地球轨道，并且直径大于1千米的小行星总共有900多颗，它们被科学家们称为危险的“近地小行星”。其中40％的小行星的准确位置已经被科学家们观测到，这些小行星在未来数百年内都不可能撞击地球。但仍有60％的小行星因其具体方位不明，构成了对地球的潜在威胁，特别是一颗被天文观测者命名为1999AN19号的小行星已经成为最具威胁的小行星，这颗小行星在2039年撞击地球的可能性很小，如果这颗小行星撞到地球的话，那么，将消灭地球表面很大范围内的生命，并彻底改变地球的气候。用美国康奈尔大学天文学家威廉姆·布鲁克的话来说：“我们当然无需坐等明天担心小行星从天而降，但这种可能性也不是零。”
至于足球大小的小行星每年则有1万多颗落在地球上，只不过不引人注目罢了。
北爱尔兰阿玛赫天文观测台的马克·巴雷教授说，小行星对地球的威胁不容小视，因为一颗直径为1千米的小行星如果撞上地球的话，那么其产生的后果就是灾难性的。这位著名的天文学家在接受英国广播公司记者采访时表示：“不管这样大小的小行星撞在地球上什么地方，都会带来全球性的灾难，因为其造成的气候变化会使食物链彻底断绝，使地球在短短数月之内损失掉大约1/4的人。”
英国议员雷比特·奥皮克竭尽全力游说英国政府成立一个防御小行星撞击地球的特遣队或者小行星防御中心，呼吁政府在未来10年里投资7000万英镑研究跟踪接近地球的小行星，这样就能让人类提前10年或者100年密切关注即将袭击地球的小行星，使人类有时间设法改变小行星的飞行轨道。
美国NASA则早在派出飞船前就已经开始实施一项旨在观测直径超过1千米的小行星的计划。其首席科学家惠勒尔表示，“尼尔鞋匠”号无人驾驶飞船的考察行动将极大地增加人类对小行星的科学认识，进一步了解未来小行星对地球安全的威胁。这位赫赫有名的科学家直言不讳地说，他认为正是因为一颗大型小行星撞击地球才造成了恐龙的灭绝，而这种可怕的情景还可能在地球上重演。如果不提高对小行星的认识的话，那么未来有一天，灭绝的将可能是人类!