深度撞擊號

深度撞擊號成功撞擊坦普爾1號彗星的彗核，地球在8分鐘後接收到撞擊事件的發生。此前針對彗星的太空任務，如喬託號和星塵號都是飛掠任務，僅僅進行拍攝和遠距離彗核探測。深度撞擊號是第一個激起彗星表面的物質的探測任務。任務引發了公眾媒體、科學家和業餘天文愛好者的廣泛關注。在主要探測任務結束後，深度撞擊號被EPOXI任務用於研究地外行星和哈特雷2號彗星。美國太空總署2013年9月20日宣佈深度撞擊號因軟體故障，未能控制太陽能板正對太陽，搭載的電池消耗殆盡，寒冷的氣溫破壞機載裝置，基本上凍結它的電池和推進系統。在失去聯絡一個月後，美國太空總署唯有將彗星研究任務結束。科學目標.深度撞擊號任務旨在幫助解答關於彗星的基本問題，諸如彗核的成分、撞擊造成的撞擊坑深度、彗星的形成地點等。透過對撞擊及其餘波的觀測，天文學家希望確定彗星核心與外層的差異，以探究彗星的形成過程該任務由馬里蘭大學的天文學家主持。他領導的科研小組成員來自康奈爾大學、馬里蘭大學、亞利桑那大學、布朗大學、貝爾頓太空探測計劃、噴氣推進實驗室、夏威夷大學、科學應用國際公司、鮑爾航天公司以及。任務簡介.在2005年1月12日發射之後，深度撞擊號經過174天長達4.29億千米的飛行抵達坦普爾1號彗星，平均巡航速度為28.6千米/秒的相對速度撞擊彗星。撞擊器為重370千克的銅質射彈，動能達1.96×1010 焦耳，相當於4.7噸TNT釋放的能量。科學家相信高速撞擊的能量足以鑿出100米寬的坑。但撞擊坑的真實大小在撞擊後的一年內仍舊未知。撞擊後十分鐘，飛越探測器在距離彗核500千米的近距離飛掠並拍攝了彈坑位置、噴出物和彗核。整個撞擊事件都被地基望遠鏡所記錄；同時撞擊事件也被撞擊時距彗星8000萬千米的歐洲羅塞塔太空探測器的相機和分光儀觀測到，撞擊激起的塵埃和氣體的成分也得到測定。該任務與1998年一部描述彗星撞擊地球的電影《-{zh-cn:天地大沖撞;zh-tw:彗星撞地球;zh-hk:末日救未來}-》同名，但這只是巧合。任務背後的科學家和電影的製作者幾乎在同一時間獨立地想出了這個名字。探測器設計和儀器.深度撞擊號由兩個主要部分組成：用於撞擊彗星的銅核心“智慧撞擊器”和在安全距離外拍攝坦普爾一號彗星的飛越探測器。飛越探測器.飛越探測器長3.2米、寬1.7米、高2.3米，擁有兩塊太陽能電池板、一個碎片盾以及數個科學儀器。科學儀器分別用於成像、紅外光譜探測和靠近彗星的光學導航。科學儀器的質量為90千克，相遇時消耗的功率達92瓦。為使飛越探測器保持三軸穩定，它還裝備有一個聯胺推進器，可以提供5000牛·秒的總衝量，燃料質量則佔到了86千克。飛越探測器使用一個直徑1米、工作在X波段的拋物線天線與地球聯絡。飛越探測器和撞擊器之間則以S波段溝通，上行速度為125位元/秒，下行速度達175位元/秒。飛船獲取的科學資料儲存在兩臺互為備份的RAD750型電腦之中，這種電腦以IBM的 PowerPC 750為基礎，各擁有309兆位元組的空間，且經過防輻射處理以防禦宇宙射線。探測器還攜帶了兩個相機：高解析度相機”的紅外分光儀組成，其中紅外分光儀工作在1.05～4.8微米波段。高解析度相機主要用來觀測彗核。中解析度相機是備用裝置，主要用於抵達前最後10天的導航。中解析度相機也有由一組略有差異的濾光片組成的濾光輪。:44-45撞擊器.深度撞擊號的撞擊器部分有一個名為“撞擊目標感測器並實時傳送到飛越探測器，直至撞擊器撞毀。撞擊器的最後一張照片是約在38km外所拍下，當時距撞擊彗星還有3.7秒。撞擊器的有效載荷稱為彈坑質量，完全由銅製成，佔到撞擊器總質量的49%。之所以用純銅製作，是因為科學家們預期彗星內不會有銅的存在，如此可以從分光儀中排除銅元素的影響，同時也能減少撞擊時產生的碎片，以免干擾科學儀器工作。此外，相對於爆炸物來說，使用銅作為荷載更加廉價。任務歷程.發射前.彗星撞擊任務由NASA在1996年首次提出，但那時NASA的工程師對於是否能撞擊到目標尚持懷疑態度。1999年，原計劃經過改進和技術升級後，以“深度撞擊”的名稱提出，並得到NASA的低成本探測器探索計劃的認可和資金支援。探測器的兩個組成部分和三個主要儀器由美國科羅拉多州博爾德的鮑爾航天技術公司製造和整合。開發探測器所需的軟體共用時18個月，應用程式程式碼由2萬行和19個不同應用程式執行緒組成。航天器製造與任務執行總共花費3.3億美元。發射和試執行階段.探測器原本計劃在2004年12月30日發射，但是NASA官員為了有更多時間測試軟體而推遲了這次發射 。之後在2005年1月12日美國東部時間13:47在卡納維拉爾角由德爾塔II號火箭發射成功 。深度撞擊號在發射後第一天的狀態不穩定。在進入太陽軌道並展開太陽能電池板之後不久，探測器便進入安全模式。問題產生的原因只是探測器的RCS推進器催化劑床的溫度限制保護邏輯出現小錯誤。推進器用於在第三階段分離時防止探測器翻滾。NASA隨後宣佈探測器一切正常並脫離安全模式。2005年2月11日，深度撞擊號攜帶的火箭按計劃點火，以修正探測器的路線。由於這次修正足夠精確，預定在3月31日的修正被取消。試執行階段確認所有儀器均已啟用並正常工作。測試期間，發現高解析度相機在經歷高溫階段後對焦不準。任務成員在6月9日宣佈可以使用圖片處理軟體和數學的反捲積方法來修正到預期的解析度。巡航階段.“巡航階段”在2005年3月25日試執行階段結束後馬上開始，此階段持續了60天直到靠近坦普爾1號彗星。4月25日，探測器在6400萬千米之外獲取到彗星的第一張照片:37。5月4日，探測器進行了第二次軌道修正。火箭引擎工作95秒後，探測器的速度改變了18.2千米/小時。美國航天局噴氣推進實驗室的該專案負責人裡克·格萊美爾！”。在2003年5月到2004年1月份之間噴氣推進實驗室網站的訪客都會受邀留下他們的名字，最後總共達62.5萬個名字被刻錄在一張迷你--上，並搭載深度撞擊號的撞擊器升空。探測器科研組的唐·約曼斯博士聲稱“這是一個成為地外太空任務一部分的機會…… 當探測器在2004年12月發射時，你和你所愛的人的名字能夠被搭載進入這個旅程，並可能成為歷史上最美麗的太空焰火的一部分”。該設想是為了增加任務的趣味性。慶祝活動.深度撞擊號任務與在洛杉磯舉行的的歌曲登上搖滾單曲銷售排行榜榜首50週年慶祝同時進行。隨著24小時任務的成功進行，創作了一個2分鐘的音樂影片，影片使用撞擊圖片與深度撞擊號探測器的電腦動畫，伴隨著比爾海利與彗星合唱團在1955年的表演，以及其存世成員在2005年3月的表演。這個影片在隨後幾個星期放到了--網站上。7月5日，為了慶祝任務的成功進行，彗星合唱團還在世的原始成員為噴氣推進實驗室的數百員工舉行了一場免費音樂會。這件事情受到全世界的廣泛關注。之後在2006年2月，國際天文學會在命名小行星79896比爾海利的評論中提到了這場音樂會。業餘天文學家的貢獻.僅有專業的大望遠鏡如凱克天文臺或哈勃太空望遠鏡是不夠的，深度撞擊號的科學家們呼籲“高階業餘愛好者、學生和專業天文學家”使用小型望遠鏡對彗星撞擊前後進行長期觀測。這些觀測的目的是尋找“氣體噴發、彗髮演變、塵埃產生率、彗尾演變以及噴射活動”。到2007年中期，業餘天文學家已經提交超過1000張彗星的CCD照片。一個值得注意的業餘發現來自夏威夷某學校的學生，他們和英美科學家合作，透過網路操作夏威夷的進行實時拍攝。這是最先拍攝到撞擊影像的小組之一。一名業餘天文學家報告發現彗星周圍的無結構亮雲，估計在撞擊後增加了2星等。另一名愛好者由NASA的圖片製作了撞擊區域的地圖。擴充套件任務.深度撞擊任務在2005年完成坦普爾1號任務之後，被擴充套件為一個叫做EPOXI的彗星探索任務。飛越Boethin彗星.它的第一個擴充套件任務是飛越Boethin彗星，但是出了一些問題。2005年7月21日，深度撞擊號進行了一次軌道修正，使得探測器利用地球的引力向另外一顆彗星進發。原計劃定於在2008年12月5日在700千米處飛越Boethin彗星。深度撞擊專案組的組長邁克爾·阿赫恩解釋說“我們建議，不管在坦普爾1號彗星的結論是特有的還是類似於其他彗星，探測器都直接飛越Boethin彗星進行探測”。這項價值達4千萬美元的任務能夠得到與坦普爾1號彗星撞擊約一般的資訊量，但是成本卻只是其零頭。深度撞擊號將使用其分光儀研究彗星表面的組成，並用望遠鏡觀測彗星的表面地貌。然而當地球的重力助推效應到來時，天文學家卻無法定位Boethin彗星。彗星可能碎裂成多塊，變得過於暗淡而無法觀測，這使得它的軌道難以精確計算，並不得不放棄進行探測器飛越。飛越哈特雷2號彗星.噴氣推進實驗室小組把哈特雷2號彗星作為飛越目標。深度撞擊號又需要經過2年的飛行。2010年5月28日進行了一次11.3秒的點火，以保證6月27日的交會和11月4日的飛越。11月4日，深度撞擊擴充套件任務EPOXI從距離哈特雷2號彗星700千米處發回照片 ，揭示了其花生形狀的彗核和幾處噴發。照片由探測器的中解析度儀器拍攝。