士元

2015年3月6日，美國黎明號小行星探測器將飛抵谷神星進行探測。該探測器是于2007年9月27日發(fā)射升空的，它在2011年7月首先進入了灶神星軌道，對其展開了14個月的探測，采集了關(guān)于灶神星的珍貴數(shù)據(jù)和圖像；然后，又飛往谷神星進行探測。谷神星是顆什么樣的行星？這件事對于人類有什么重要的意義？

谷神星的奧秘

在火星和木星軌道間有一片小行星密集的區(qū)域，被稱為太陽系的小行星帶。天文學(xué)家估計，這里約有50萬顆種類各異的小行星。灶神星、谷神星、智神星和婚神星被稱為小行星帶的“四大金剛”。灶神星和谷神星都大約形成于45億年前，即太陽系早期，由于木星的強大引力作用而演化遲緩。研究人員希望用黎明號對灶神星和谷神星進行細致研究，比較它們的演化進程，揭開小行星演變和天體形成條件之謎。

谷神星是這個小行星帶中最大的天體，也是小行星帶中第一個被發(fā)現(xiàn)的天體。其平均直徑約為950千米，整體密度較低（2.09克/立方厘米），被認為含有大量水，相對溫暖潮濕，與可能存在生命體的木衛(wèi)二和土衛(wèi)二能夠相提并論?？茖W(xué)家認為，谷神星很可能是一個分化型星球，具有巖石內(nèi)核，地幔層包含大量冰水物質(zhì)。

谷神星與灶神星差別很大。灶神星是與地球類似的巖石天體，而谷神星是典型的冰雪天體，這兩個極不相同的天體竟可同處于一個小行星帶上，其原因也是黎明號需要揭示的奧秘之一?？茖W(xué)家認為，搜尋小行星帶中這兩個標(biāo)志性天體的信息，有助于揭開太陽系早期歷史的奧秘。

性能卓越的黎明號

小行星帶被認為與太陽系誕生初期的歷史密切相關(guān)，科學(xué)家們據(jù)此將這一項目命名為“黎明”，即探測太陽系的黎明。

黎明號裝有3臺氙離子推進器，能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再通過電能電離惰性氣體氙氣的原子，產(chǎn)生時速達14.32萬千米的離子流，向探測器提供日漸增強的推動力。

目前，行星際探測器大多使用化學(xué)燃料發(fā)動機，它在20分鐘內(nèi)消耗300千克的燃料，可獲得1000米/秒的速度變化。而黎明號上的離子推進器每天消耗0.25千克氙，可獲得的10米/秒的速度增量。在最初4天，它的時速將逐漸提高到96千米，1年后時速將升至驚人的8850千米，而屆時消耗的燃料只有57升，燃料利用效率是傳統(tǒng)化學(xué)燃料發(fā)動機的10倍。

除了采用了新型動力外，黎明號還帶有很多先進的設(shè)備。它裝有光譜繪圖儀、幀幅數(shù)碼相機、γ射線和中子光譜儀等科學(xué)觀測儀器。這些儀器用于測量小行星的質(zhì)量、形狀、體積和旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，以及詳細的元素和礦物成分，確定其構(gòu)造和熱的變化、磁力、核的大小，為人類帶來前所未有小行星上的峽谷、山脈、隕石坑、熔巖痕跡、兩極冰帽、湖床河道等景色，有可能發(fā)現(xiàn)許多奇特現(xiàn)象。

來之不易的旅程

黎明號最初計劃在2006年5月27日發(fā)射，但因“經(jīng)費超支及技術(shù)問題”，該項目曾被取消。2006年3月27日，美國航空航天局官員宣布重新啟動黎明號計劃，使這一度被決定放棄的黎明號小行星探測項目絕處逢生。

2011年7月15日，在飛行超過2.7×109千米后，黎明號小行星探測器進入灶神星小行星軌道，成為首個對火星和木星之間小行星帶中的小行星進行探測的空間探測器，并于同年8月11日正式開始了對這顆巨型巖質(zhì)小行星的探測任務(wù)。黎明號先后在高度從2700千米到120千米不等的幾條不同軌道上進行探測，測繪灶神星表面，研究其成分，并探究其地質(zhì)史。

2012年9月，美國發(fā)布消息稱，黎明號發(fā)現(xiàn)的證據(jù)表明，一些更小的、富含水的小行星曾把它們自己熔入了灶神星的表面。這些水被鎖定在水合礦物的內(nèi)部，直到后來的天體碰撞產(chǎn)生了足夠的熱量，進而熔化了這些巖石，并將水分以氣體的形式揮發(fā)掉，最終在小行星表面留下了坑坑洼洼的洞穴。這一發(fā)現(xiàn)展示了太陽系內(nèi)部又一顆具有水循環(huán)的天體。

為了激起公眾對宇宙探索的參與熱情，美國航空航天局在黎明號發(fā)射之前發(fā)起了一項活動：通過該局網(wǎng)站報名，然后把報名者的名字寫入安裝在黎明號探測器上的微芯片里，跟探測器一起飛往小行星帶。最后，一個記錄著36萬個航天愛好者人名的電腦芯片被附在黎明號上飛向小行星。

黎明號于2012年9月5日離開灶神星軌道，向谷神星飛去。截至2015年1月，黎明號距離谷神星大約64萬千米，并正以725千米/時的速度接近。當(dāng)黎明號進入谷神星的軌道后，就標(biāo)志著人類首次用一個探測器成功繞飛兩個天體。谷神星目前還非常神秘，不像灶神星那樣，還可以通過隕石來分析。黎明號的探測活動，將揭開該天體的神秘面紗。甚至有人預(yù)測在谷神星冰封的表面之下，或許存在著生機勃勃的海洋！