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宇宙中上万颗小行星,为了避免行星撞击地球,人类是如何探测的

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人类是怎样探测小行星的?

也许你曾经听说过未来可能会发生小行星撞击地球的事件,就像《世界末日》描述的那样。单从电影的名字上,就可以感觉到那一幕发生时的惨状。人们为什么会有这样的担心呢?

行星撞击地球

绕着太阳运动的小行星有几万颗,它们大多数集中在火星与木星运行轨道之间的小行星带上。不过,有些脱离轨道的小行星有时距离地球很近,因此人们担心它们会与我们的星球相撞。而且,地球上也有许多明显的碗状凹陷处(月球上也是如此),这表明巨大物体撞击地球已经由来已久了。

行星

最著名的小行星是6500万年前撞击地球的那颗。据称,这颗小行星把大量的湿气和灰尘抛入大气层中,结果导致阳光被阻断,地球温度降低,恐龙灭绝。这么说来,的确让人担心。那么究竟什么是小行星呢?

什么是小行星

小行星是以环绕太阳为运行轨道、多岩石的小星体,一般在火星和木星的轨道之间运行。已知的小行星数量超过2万颗,它们的形状不规则,大小各异,半径范围从1~320千米。谷神星是最大的小行星,半径为457千米。通过测量小行星们亮度的波动,可以知道它们的旋转周期为3~30天。

小行星

除了体积、形状和旋转之外,我们对小行星所知甚少。由于小行星不足以对火星和木星的重力造成干扰,因此要估计它们的质量十分困难。不过,谷神星的质量据估计约为1.2x10的21次方千克。通过借助望远镜光谱学对小行星反射的光线的光谱进行分析,可以对小行星做如下分类。

C型:暗弱,可能含有碳(碳质)。

S型:亮度为C型的两倍,这些行星含有镍、铁和镁。

M型:和铁陨星类似,这些行星含有镍和铁。

P型和D型:亮度低,微红色。

美国宇航局(nasa)拟将小行星改造成宇宙飞船

除了铁、镍和镁之外,科学家们认为一些小行星上还存在水、氧、金和铂。小行星可能有两种不同的来源。

◇早期太阳系原始的、基本未发生变化的物质(C型小行星)、

◇太阳系中不同行星撞击后的剩余物。

星球

科学家们认为小行星是在火星与木星之间形成的微行星(太阳系早期物质)的残留物。一部分微行星开始形成行星,但最终被木星巨大的重力所粉碎;还有些没有开始形成行星(原因未知)。关于小行星仍有许多未知的问题,尽管情况一直发生着改变,但我们永远不可能对小行星进行深入研究。

NEAR(近地小行星交会)探测器

NEAR是第一个以太阳系的一小部分为运行轨道的宇宙飞飞船。它发射于1996年2月,1997年6月运行至小行星马蒂尔德附近,距其表面1212千米。之后它继续运行,从2000年2月开始了以爱神星(433号小行星)为最终目的地的旅行。

小行星探测器

爱神星是已知最大的小行星之一,是古斯塔夫威特和奥古斯特卡洛斯1898年发现的。爱神星的体积是33千米x3千米x3千米,呈土豆状。它每5个小时自转次,同时以1.5AU(约为225亿千米)的轨道绕太阳转动。它是S型小行星。

NEAR绕着爱神星转动了大约一年时间,与其表面最近距离为6千米,最远距离为500千米。在这段时间里,NEAR对爱神星的重力进行了测量,并拍摄了照片,同时对其表面制图和化学测量。在轨道中运行一年之后,NEAR降落到爱神星的表面。

NEAR降落到爱神星

值得称道的是,NASA(美国国家航空和航天局)进行了另一项里程碑式的太空探索:2001年2月12日,人类历史上宇宙飞船第一次降落到了一颗小行星的表面。在绕着爱神星运行了一年后,NEAR的燃料几乎耗尽。NEAR在设计时就只是让它绕着小行星转动,并最终在其表面坠落(由于NEAR并没有设计着陆的功能,因此它并没有配备着陆支架)。不过,科学家决定让NEAR尝试着陆而不是自由坠落。在着陆过程中,科学家尝试着对宇宙飞船进行复杂操作,并指示它对小行星表面进行近距离拍摄。通过这些照片,科学家们可以看到爱神星上直径为10厘米的物体。

爱神星

科学家对NEAR下达指令,使其减慢在圆形轨道上的运行速度,在靠近小行星表面时,执行一系列的制动转向。着陆场地是在小行星中间马鞍形的区域。当NEAR接近小行星表面时,它把拍摄于120~500米范围内的爱神星的照片传回地球。

爱神星重力很小,逃逸速度仅为35千米/小时(地球的逃逸速度为4万千米小时),不过它能够确保NEAR不发生逃逸。NEAR安全着陆,并仍能将无线电信息传回地球。

小行星撞击地球模拟图

NEAR为科学家提供了一个近距离观察小行星的绝佳机会。在人类探索太空的进程中,小行星可能会成为一个令人难以置信的资源。如果你热衷阅读科幻小说,你就会发现许多充满奇妙幻想的故事都讲述了把月球变为居住地的主题。目前,要把月球变为居住地的最大障碍是如何解决建筑材料的问题。与地球相比,小行星能够更好地提供这些材料。

太空资源开采

早期的证据表明,距离地球较近的小行星上埋藏着价值数万亿美元的矿石和金属。小行星与我们的距离相对较近,因此许多科学家认为在小行星上采矿非常可行。一些国际组织正在进行规划,准备去开采这些天然的太空资源。

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