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2015年04月29日 星期三
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科学现场

别了,去往水星的孤独“信使”

本报记者 陈墨  来源:中国青年报  ( 2015年04月29日   11 版)
美国航空航天局2008年10月展示的艺术想象图,信使号在阴影里飞行,躲避强烈的阳光

    满脸坑洼的水星还不知道,一位来自友星的“信使”即将“扑面而来”。

    这个通体白色、张着翅膀的小家伙,将以堪比导弹的速度下坠,一头撞上水星炽热的地表,用办公桌大小的身体磕出个足以容纳一辆货车的“墓穴”,在它为之绕转终生的地方就此长眠。

    水星脸上多出的“伤疤”,会为一项持续多年的项目画上句号——美国国家航空航天局将宣布,2004年8月3日发射的“信使”号水星探测器任务结束。

    北京时间5月1日4时25分,世界上首颗进入水星轨道运行的水星探测器信使号,将耗尽全部燃料,在重力作用下撞击水星。

    此前,信使号花了6年半时间进入水星轨道,而后一刻不停地绕着水星转了4000多圈。它拍下超过25万张照片,传回的“旅行见闻”大于10TB(数据储存单位,1TB=1024GB),还绘制了几乎整个水星的彩色地图。最远距离达2.08亿公里外的地球科学家们得以探索水星的秘密。

    “它这4年间告诉我们的,比过去几个世纪知道的加在一起都要多。”信使号项目合作研究者、科罗拉多大学教授丹尼尔·贝克说。

    美国国家航空航天局副局长约翰·格伦斯菲尔德则对媒体表示,尽管信使号的旅行即将结束,对它传递回来的数据的研究才刚刚开始,而“那将是一段更长的水星揭秘之旅”。

    信使号早将生死置之度外,这次它可以真正贴近水星表面作业

    在最后的日子里,信使号传回了有史以来最棒的水星照片:红色大地上,零星散落着蓝色的圆坑。红色温度高于126摄氏度,足以令水汽化;蓝色低于零下223摄氏度,空气也会被冻成液体。

    科学家按地表温度对照片进行着色后,一片冰火两重天的大陆直观地显现在地球人眼前。这是近距离拍摄的水星北极,信使号现任项目经理海伦·维特斯赞叹道:“我们的视野到达了水星上从未被太阳照耀过的地方。”

    信使号成了“如果你的照片拍得不够好,那是因为你离得不够近”最贴切的注脚。除了接受近距离考察极地永久阴影区域 “高危”任务外,它还在距离地表仅7~15千米的高度上,拍摄了陨石坑底部被太空气流冲刷而成的小孔洞、成群出现的小型陡崖、收缩年代形成的裂隙。  

    “这次它可以真正贴近水星表面作业了。”信使号项目系统工程师丹尼尔·奥肖莫西十分坦率地说。

    如他所言,信使号早将生死置之度外。其实早在今年3月,最后一滴推进剂就已用尽。不放弃任何“抢救”希望的科学家,决定进行一次前所未有的尝试:释放原本为燃料箱增压的氦气,充当燃料点燃发动机。3月18日,第一次凭借氦气助推的轨道调整成功实施。凭借够用5次的氦气,信使号的寿命得以延长一个月。

    “续命”第二天,这位“回光返照”的“旅客”在推特上写道:“我不会温和地走进那个良夜!!”

    从诞生那一刻起,信使号就义无返顾地踏上了这趟有去无回的旅程。而今,它远在地球的“父母”也无力延缓它的死亡。

    “太阳在推它。”密歇根大学教授托马斯·祖尔布肯说,“这就是物理,它必须坠毁。”4月24日被最后一点氦气推向空中之后,信使号开始向着水星炽热的表面呈螺旋状缓慢下降,而后逐渐加速。

    最近的一条推文中,信使号难掩失落。“我猜,结局终于到了:10年之后,成为水星上的另一个坑,这就是飞行器生命的结束。”

    不出意外的话,它将于美国东部时间4月30日坠落在水星表面,留下一个直径16米的撞坑。如果足够幸运,它的安眠之所将成为宝贵的研究素材,通过观察这个新坑,研究者将得以探索空间天气变化的过程。

    只是在这颗满是坑洼的星球上,信使号最初也是最后的足迹,犹如坠入大海的一滴水,着实难以找到了。

    引无数哲学家竞折腰的终极问题“我们是谁、我们从哪来”,也许将在水星上找到答案 

    半个月前,这位即将到站的太空旅行者在推特上感慨:“难以相信我已经在水星轨道里待了4年!”这绝非矫情。按照水星的自转和绕日公转周期计算,水星上的一天相当于地球上的59天,而一年仅相当于地球上的88天。

    初到之时,兴奋的信使号到处游览。在最初不足两个星期的测试阶段,拍回的照片就比以往水星卫星图像之和还多。由于良好的工作状态和多年存下的燃料储备,它的旅行时间也两度延长,从最初的12个月调整到再也无法延长的4年。

    透过它的“眼”,地球人得以一窥水星的奥妙,该项目首席科学家西恩·所罗门将其总结为10个重大发现,如水星表面有火山活动、周围有稀薄大气、内部有逐渐冷却的铁核、身躯正在逐渐缩小,等等。

    最轰动的发现是在2012年,信使号在水星极地地区发现了厚厚的冰水物质层。美国航空航天局官方网站上资料显示,如果把这些冰铺在华盛顿,厚度将达3200米。

    科学家推测,这些冰很可能来自数百万年前撞击水星的彗星和小行星。由于水星自转轴几乎与公转轨道面垂直,两极地区的环形山下存在着阳光永远照射不到的永久阴影区。因而,尽管水星大部分区域的热度足以令铅融化,来自星星的冰却得以在极寒之地永久保存。

    “水星比我们开始任务之前想象的还要有趣。”所罗门认为,研究水星上水冰和冰冻有机物的来源,甚至可能解释地球上的生命起源。

    在信使号之前,仅有“水手10号” 水星探测器曾在41年前与水星擦身而过。根据它传回的资料,科学家们推断,水星这颗“化石行星”上可能保存着有关“太阳系历史的有趣记录”。

    而今的发现意味着,引无数哲学家竞折腰的终极问题“我们是谁、我们从哪来”,也许能在水星上找到答案。

    一种推测是,地球上生命的起源很可能就是相似情况下其他星体带来的“移民”。

    信使号本身却不如它的发现有名气。推特在地球亮相一年后,不甘寂寞的信使号也注册了自己的账号,它只拥有6万名关注者,远不及一些演艺明星微博粉丝的千分之一。它的发言转发量常不足两位数,评论更是寥寥无几。

    在1200多条推文中,信使号殷勤地与家乡人民分享自己的旅行见闻。上传的水星照片却仿佛有地球的影子:米老鼠形的陨石坑、形状像花的石头平面……

    它曾在推特上流露一丝失落:“上星期的《危险边缘》(益智问答节目)里有道题关于我,可是答题的孩子们都不知道我是在绕着水星转。” 它也曾独自从水星看月食。透过它的“眼睛”看到地球小小的、亮亮的,像极了另一个月亮。

    这是历史上第一次,我们将一座“天文台”设置在了太阳系最内侧

    最近,很多人第一次听说了这位名叫“信使号”的太空旅行者,却是因为它即将以撞向水星的方式,与世界作别。在此之前,它仅是有关水星奥秘报道中“图片来源于信使号”的一行小字。美国科技博客GeekWire作者莫利·布朗4月22日写道:“小信使,再见。感觉我们与你尚未相识。”

    确实,在信使号的生命进入倒计时之前,并没有多少人知道,自从11年前载着7套科学仪器、600公斤燃料升空,它已经向着水星走了“半辈子”,又围着水星转了“半辈子”。

    在项目首席科学家西恩·所罗门看来,与太阳距离最近的水星堪称“太阳系中环境最糟的邻居”。这里的太阳光照比地球上足足强了11倍,“皮肤”白皙的信使号临行前做了充分的防晒准备。

    它灵巧地调整着背上的“洋伞”,使之始终冲着太阳。这是约翰霍普金斯大学应用物理实验室的科学家们专为它打造的高反射性耐热遮阳罩,即便“伞面”温度超过300摄氏度,阴影中的探测器主体依然可以保持在20摄氏度的室温水平。

    尽管如此,在太阳辐射压力下,信使号的飞行速度每秒还是会产生一两厘米的细微变化。

    这条路上没有“加油站”,信使号精打细算地用着带来的燃料。为了节省“干粮”,它选择了一条迂回前进的路线。在进入水星轨道之前,信使号3次过水星而不入、两次飞掠金星,还与“母星”地球最后一次擦肩。

    “借助行星引力,可以在不用燃料的情况下重置自己的旋转轨迹。”参与项目的科学家戴夫·布莱维特在美国国家航空航天局官方网站上解释道。6次向行星借力、绕太阳转了15圈之后,谨慎的信使号终于以最经济实惠的方式向水星轨道靠拢。

    2011年3月,在地面测控中心的管理下,信使号主发动机点火、减速,成功地被水星引力捕获,飞行了80亿公里之后,它成了有史以来第一颗进入水星轨道的探测器。

    科学家们将成功进入水星轨道视为“发射升空以来最大的里程碑”。所罗门兴奋不已:“这是历史上第一次,我们将一座“天文台”设置在了太阳系最内侧。”

    不久前,在宣布信使号最终命运的新闻发布会上,所罗门教授郑重其事地说:“信使号的使命很快就要结束了,但只要我们探索行星和太阳系,它留下的科学知识遗产和技术创新就会伴我们左右。” 

    尽管关于信使号传回数据的研究还将持续数年,自2006年起即负责监测信使号的助理研究员吉姆·瑞尼斯还是抑制不住悲伤,“过去差不多10年里,我每天都要看它过得好不好,以后再也不用这么做了,这感觉有些怪。”

    信使号在推特上向科学家们致谢,“这真是一次精彩又激动人心的旅行!”但它没有机会当面与家乡说再见了。

    科学家们推测,信使号最终坠落地点在水星背向地球的一面,任务控制室中的科学家们无法看到撞击的过程,只能听着它的信号逐渐减弱直至消失。当无法与信使号取得联系、地球上的跟踪天线也找不到它的时候,就意味着信使号水星探测项目结束了。

    这位来自地球的信使在推特上郑重承诺:“我将与地球保持联系,直到撞击前10~15分钟。”事实却是,它很可能在失联之前就已经与水星相撞了,因为电波信号从水星走到地球,还需要11分钟。

本报记者 陈墨 来源:中国青年报

2015年04月29日 11 版

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