论文部分内容阅读
衔“丝川”石“隼鸟”归来
2003年5月9日， “隼鸟”号探测器由日本宇航研究探测局发射升空。升空之后，带有4台低能耗离子引擎的“隼鸟”保持在离太阳不远的轨道运行，利用太阳能发电不断加速。一年之后， “隼鸟”改变飞行轨道，并于2005年11月26日，抵达位于地球和火星之间的，以日本火箭科学家秀夫丝川名字命名的“丝川”小行星。
为了采集岩石样本， “隼鸟”需与“丝川”表面保持相互垂直。为此， “隼鸟”的斜下方装有激光传感器，用于调整“隼鸟”与“丝川”之间的角度。由于“丝川”的引力较小， “隼鸟”如果先着陆后采集样本，恐怕难以保持自身平衡，因此，采集工作最好在着陆前进行。按照原设计安排， “隼鸟”接近“丝川”表面时，伸出样本采集吸管。吸管一接触“丝川”表面， “隼鸟”就自动发射金属球，击碎岩石，并通过采集吸管将岩石碎片吸入密封舱。但这一尝试最终失败了， “隼鸟”只能通过着陆撞击，吸入飞溅起来的碎石。
2010年6月13日深夜，南澳大利亚洲上空火光如炬， “隼鸟”主体与大气层剧烈摩擦，燃烧殆尽，而提前分离的密封舱则继续坠落。当地时间23时21分，重18千克、直径40厘米、高20厘米、形状如飞碟的密封舱坠落在伍默拉沙漠的预定着陆点。日本、美国、澳大利亚三国的约40名科学家共同执行了“隼鸟”号密封舱的回收任务。他们热切希望“隼鸟”号密封舱真的带回了从“丝川”小行星采集到的岩石碎片。
小小碎片无穷奥秘
你可能会问，地球上有好多来自天外的陨石可供研究，为什么还要耗费如此之大的人力、财力和时间，去一颗远离地球3亿千米的小行星上采集岩石样本呢?科学家对此解释说，坠落地球的陨石或宇宙尘埃在被发现之前已经受到了地球物质的污染，而且也无法判断它们来自宇宙何方。 “隼鸟”采集的样本既没受地球物质污染，又有明确来源。通过对这种样本的研究分析，有望探明陨石和小行星的关系，同时也有望揭示太阳系形成的奥秘。
小行星大约在45亿年前与太阳同时诞生。研究分析小行星表面的岩石结构，可以获得太阳系形成的早期线索，并了解太阳系的分化过程。小行星岩石上可能残留着远古尘埃，通过对小行星岩石成分的分析，可以进一步了解宇宙中漂浮的尘埃。科学家相信，宇宙尘埃中很可能含有与地球生命起源有关的有机物。
“隼鸟”本应于2007年6月回到地球，但由于燃料泄漏和通信中断等故障，使它在太空多逗留3年。 “隼鸟”号密封舱进人大气层时的速度达到每秒12.2千米，超过了美国航天飞机每秒8千米的速度。疾速坠落的密封舱与空气急剧摩擦，表面温度高达3000摄氏度。而受摩擦的空气温度则达到1万摄氏度。科学家真诚希望密封舱完好无损，舱内的小行星岩石碎片平安无事。如果愿望成真，这将是人类第四次从太空或地球以外天体采集到的样本。
曹要任务抓上一把
1969年7月21日，人类第一次登上月球。宇航员阿姆斯特朗说：“我就要从登月舱下来了。这对一个人来说是一小步，对人类来说是一大步。”为了应对万一发生故障，不得不放弃登月使命的最坏情况，当时，阿姆斯特朗的首要任务，就是从月球表面抓一把东西，同时进行一番描绘。他说： “很有意思，月球表面很松软。但是，我拿着样品收集器四处走，也会遇到非常坚硬的表面，但看上去像是同一种非常有黏合力的物质。我要在这里取一块岩石。就取一两块。”
对科学家来说， “阿波罗”11号飞船第一次登月，以及随后五次月球之行的最重要成果，就是宇航员从月球上带回了大约382千克的月球岩石和尘土。通过研究来自月球的材料，科学家们得出结论：在我们居住的地球形成的早期，一个跟火星一样大的天体与地球发生了碰撞，在地球周围形成了一个碎片环，这些碎片最终形成了月球。我们现在所看到的月球是非常古老的，它保留了太阳系最早期的历史记录。科学家们对月球岩石进行了40多年的研究，至今仍不断有新的发现。这是因为用来分析月球岩石的技术和工具越来越先进了。
捕获成功 返回坠毁
2001年8月8日，“起源”号探测器由美国宇航局发射升空。按照设计，它穿越地球磁场后，到达距地球150万千米、距太阳，1.48亿千米的地方，并围绕着太空中的这一特殊点运行2年半，以捕捉微量的飞行时速为160万千米的太阳风粒子，并将其带回地球。由于这些太阳物质完全避免了地球磁场的污染，故而显得格外珍贵。虽然总质量仅20微克，相当于几颗极细小盐粒，但已足够科学家们做一个世纪的分析研究，以获取关于太阳和太阳系形成的重要信息，并首次对融人太阳及其行星的原始星云物质的实际组成进行研究，这也是将探测器命名为“起源”号的原因所在。
“起源”号探测器配备的太阳粒子采样装置，主要由用高纯度的硅、锗、金和蓝宝石、金刚石等材料制成的一块块六边形采集板组成，它能够俘获并保存太阳风粒子。在探测器往返过程中，采样装置都存放在一个直径1.5米的返回舱中。这是人类首次从比月球更远的地方搜集样本并将其带回地球进行研究。
为了确保返回舱中的太阳物质不至于因为与地面撞击而被污染和损坏，2004年9月，两架直升飞机在预定的着落点上空展开了惊心动魄的空中拦截行动。承担这次特殊任务的包括一名现役空军试飞员、一名前军队飞行员和一名好莱坞职业特技飞行员。他们利用巨大的吊钩试图在返回舱着陆前从空中将其钩住，再装上直升机运回地面。可惜，返回舱因没能打开降落伞而坠毁于沙漠之中。其中的太阳物质是否都受到污染和破坏，至今没有明确的说法。
以柔克刚完善着落
1999年2月， “星尘”号探测器发射升空后，就朝着距离地球8.2亿千米的“维尔特二号”彗星飞去。众所周知，彗星基本上全由冰构成，它们自诞生之日起就非常寒冷，这有利于保护它们的构成物质免遭任何热源的破坏。而“维尔特二号”彗星迄今仅围绕太阳飞行过5圈。因此，科学家相信它所包含的绝大部分原始尘埃和气体应该都保存完好。
为了实现与该彗星最近距离的亲密接触，“星尘”号绕太阳转了3圈，跑了34亿千米才遇到了自己的“心上人”。2004年1月，当书橱大小的“星尘”号与“维尔特二号”彗核的最近距离达到240千米时，飞船上伸出了一个网球拍大小的尘埃采集器，成功地捕获到了彗星物质粒子。探测器上的光学导航相机还抓拍了一些彗核照片，作为“约会”纪念。在此之前的2000年2月至5月和2002年8月至12月，“星尘”号还捕获了太阳系的星际尘埃粒子。
当探测器穿过彗星时，要捕获的粒子速度为每秒6100米，是来复步枪子弹发射速度的9倍。尽管这些粒子极小，但直接捕获仍可能改变它们的外形和化学结构甚至使之汽化。为此， “星尘”号使用了气凝胶采集器。它有海绵那样的多孔结构，其中99.8％的空间被真空填充，所使用的气凝胶密度只有玻璃的千分之一。当彗星粒子和星际尘埃粒子撞上气凝胶时，就会被埋在里面，画出一条比自己长200倍的胡萝卜形状的轨迹，并在此期间减速至停止，就像飞机降落时在跑道上制动减速一样。科学家可利用这些轨迹找到被捕获的微小颗粒。
2006年1月15日，历时7年飞行了48亿千米的“星尘”号返回舱，在距离地面约30000米的高度，打开了主制动伞，成功地在美国犹他州的沙漠中完成了软着陆。这意味着人类得到了一个记录着45亿年前宇宙信息的“时间舱”。其中的一些尘埃样本已经在太空中存在了46亿年，甚至更长。研究这些可能比太阳还“年长”的物质，对于人类了解太阳系诞生无疑将产生巨大推动作用。
2003年5月9日， “隼鸟”号探测器由日本宇航研究探测局发射升空。升空之后，带有4台低能耗离子引擎的“隼鸟”保持在离太阳不远的轨道运行，利用太阳能发电不断加速。一年之后， “隼鸟”改变飞行轨道，并于2005年11月26日，抵达位于地球和火星之间的，以日本火箭科学家秀夫丝川名字命名的“丝川”小行星。
为了采集岩石样本， “隼鸟”需与“丝川”表面保持相互垂直。为此， “隼鸟”的斜下方装有激光传感器，用于调整“隼鸟”与“丝川”之间的角度。由于“丝川”的引力较小， “隼鸟”如果先着陆后采集样本，恐怕难以保持自身平衡，因此，采集工作最好在着陆前进行。按照原设计安排， “隼鸟”接近“丝川”表面时，伸出样本采集吸管。吸管一接触“丝川”表面， “隼鸟”就自动发射金属球，击碎岩石，并通过采集吸管将岩石碎片吸入密封舱。但这一尝试最终失败了， “隼鸟”只能通过着陆撞击，吸入飞溅起来的碎石。
2010年6月13日深夜，南澳大利亚洲上空火光如炬， “隼鸟”主体与大气层剧烈摩擦，燃烧殆尽，而提前分离的密封舱则继续坠落。当地时间23时21分，重18千克、直径40厘米、高20厘米、形状如飞碟的密封舱坠落在伍默拉沙漠的预定着陆点。日本、美国、澳大利亚三国的约40名科学家共同执行了“隼鸟”号密封舱的回收任务。他们热切希望“隼鸟”号密封舱真的带回了从“丝川”小行星采集到的岩石碎片。
小小碎片无穷奥秘
你可能会问，地球上有好多来自天外的陨石可供研究，为什么还要耗费如此之大的人力、财力和时间，去一颗远离地球3亿千米的小行星上采集岩石样本呢?科学家对此解释说，坠落地球的陨石或宇宙尘埃在被发现之前已经受到了地球物质的污染，而且也无法判断它们来自宇宙何方。 “隼鸟”采集的样本既没受地球物质污染，又有明确来源。通过对这种样本的研究分析，有望探明陨石和小行星的关系，同时也有望揭示太阳系形成的奥秘。
小行星大约在45亿年前与太阳同时诞生。研究分析小行星表面的岩石结构，可以获得太阳系形成的早期线索，并了解太阳系的分化过程。小行星岩石上可能残留着远古尘埃，通过对小行星岩石成分的分析，可以进一步了解宇宙中漂浮的尘埃。科学家相信，宇宙尘埃中很可能含有与地球生命起源有关的有机物。
“隼鸟”本应于2007年6月回到地球，但由于燃料泄漏和通信中断等故障，使它在太空多逗留3年。 “隼鸟”号密封舱进人大气层时的速度达到每秒12.2千米，超过了美国航天飞机每秒8千米的速度。疾速坠落的密封舱与空气急剧摩擦，表面温度高达3000摄氏度。而受摩擦的空气温度则达到1万摄氏度。科学家真诚希望密封舱完好无损，舱内的小行星岩石碎片平安无事。如果愿望成真，这将是人类第四次从太空或地球以外天体采集到的样本。
曹要任务抓上一把
1969年7月21日，人类第一次登上月球。宇航员阿姆斯特朗说：“我就要从登月舱下来了。这对一个人来说是一小步，对人类来说是一大步。”为了应对万一发生故障，不得不放弃登月使命的最坏情况，当时，阿姆斯特朗的首要任务，就是从月球表面抓一把东西，同时进行一番描绘。他说： “很有意思，月球表面很松软。但是，我拿着样品收集器四处走，也会遇到非常坚硬的表面，但看上去像是同一种非常有黏合力的物质。我要在这里取一块岩石。就取一两块。”
对科学家来说， “阿波罗”11号飞船第一次登月，以及随后五次月球之行的最重要成果，就是宇航员从月球上带回了大约382千克的月球岩石和尘土。通过研究来自月球的材料，科学家们得出结论：在我们居住的地球形成的早期，一个跟火星一样大的天体与地球发生了碰撞，在地球周围形成了一个碎片环，这些碎片最终形成了月球。我们现在所看到的月球是非常古老的，它保留了太阳系最早期的历史记录。科学家们对月球岩石进行了40多年的研究，至今仍不断有新的发现。这是因为用来分析月球岩石的技术和工具越来越先进了。
捕获成功 返回坠毁
2001年8月8日，“起源”号探测器由美国宇航局发射升空。按照设计，它穿越地球磁场后，到达距地球150万千米、距太阳，1.48亿千米的地方，并围绕着太空中的这一特殊点运行2年半，以捕捉微量的飞行时速为160万千米的太阳风粒子，并将其带回地球。由于这些太阳物质完全避免了地球磁场的污染，故而显得格外珍贵。虽然总质量仅20微克，相当于几颗极细小盐粒，但已足够科学家们做一个世纪的分析研究，以获取关于太阳和太阳系形成的重要信息，并首次对融人太阳及其行星的原始星云物质的实际组成进行研究，这也是将探测器命名为“起源”号的原因所在。
“起源”号探测器配备的太阳粒子采样装置，主要由用高纯度的硅、锗、金和蓝宝石、金刚石等材料制成的一块块六边形采集板组成，它能够俘获并保存太阳风粒子。在探测器往返过程中，采样装置都存放在一个直径1.5米的返回舱中。这是人类首次从比月球更远的地方搜集样本并将其带回地球进行研究。
为了确保返回舱中的太阳物质不至于因为与地面撞击而被污染和损坏，2004年9月，两架直升飞机在预定的着落点上空展开了惊心动魄的空中拦截行动。承担这次特殊任务的包括一名现役空军试飞员、一名前军队飞行员和一名好莱坞职业特技飞行员。他们利用巨大的吊钩试图在返回舱着陆前从空中将其钩住，再装上直升机运回地面。可惜，返回舱因没能打开降落伞而坠毁于沙漠之中。其中的太阳物质是否都受到污染和破坏，至今没有明确的说法。
以柔克刚完善着落
1999年2月， “星尘”号探测器发射升空后，就朝着距离地球8.2亿千米的“维尔特二号”彗星飞去。众所周知，彗星基本上全由冰构成，它们自诞生之日起就非常寒冷，这有利于保护它们的构成物质免遭任何热源的破坏。而“维尔特二号”彗星迄今仅围绕太阳飞行过5圈。因此，科学家相信它所包含的绝大部分原始尘埃和气体应该都保存完好。
为了实现与该彗星最近距离的亲密接触，“星尘”号绕太阳转了3圈，跑了34亿千米才遇到了自己的“心上人”。2004年1月，当书橱大小的“星尘”号与“维尔特二号”彗核的最近距离达到240千米时，飞船上伸出了一个网球拍大小的尘埃采集器，成功地捕获到了彗星物质粒子。探测器上的光学导航相机还抓拍了一些彗核照片，作为“约会”纪念。在此之前的2000年2月至5月和2002年8月至12月，“星尘”号还捕获了太阳系的星际尘埃粒子。
当探测器穿过彗星时，要捕获的粒子速度为每秒6100米，是来复步枪子弹发射速度的9倍。尽管这些粒子极小，但直接捕获仍可能改变它们的外形和化学结构甚至使之汽化。为此， “星尘”号使用了气凝胶采集器。它有海绵那样的多孔结构，其中99.8％的空间被真空填充，所使用的气凝胶密度只有玻璃的千分之一。当彗星粒子和星际尘埃粒子撞上气凝胶时，就会被埋在里面，画出一条比自己长200倍的胡萝卜形状的轨迹，并在此期间减速至停止，就像飞机降落时在跑道上制动减速一样。科学家可利用这些轨迹找到被捕获的微小颗粒。
2006年1月15日，历时7年飞行了48亿千米的“星尘”号返回舱，在距离地面约30000米的高度，打开了主制动伞，成功地在美国犹他州的沙漠中完成了软着陆。这意味着人类得到了一个记录着45亿年前宇宙信息的“时间舱”。其中的一些尘埃样本已经在太空中存在了46亿年，甚至更长。研究这些可能比太阳还“年长”的物质，对于人类了解太阳系诞生无疑将产生巨大推动作用。