小行星是太陽系的重要構(gòu)筑單元之一。通過飛行器對小行星等小天體的探測,科學家能更多了解到行星(包括地球)和衛(wèi)星的形成機制。最近幾十年中,多艘飛行器造訪小行星,為我們逐漸揭示太陽系的奧秘。
伽利略號探測木星系統(tǒng)(想象圖)
1989年10月18日,美國宇航局伽利略號飛行器(簡稱伽利略號)由航天飛機發(fā)射升空。1995年12月7日,伽利略號抵達太陽系中最大的行星——木星。它花了8年時間來探測木星,但在到達木星前它造訪了小行星加斯普拉和艾達等小天體。
1991年10月29日,伽利略號飛近加斯普拉。這是人類的飛行器首次造訪小行星。當時,伽利略號距離加斯普拉1604千米。它發(fā)現(xiàn)加斯普拉表面存在可能由撞擊造成的神秘扁平區(qū)域,但這些區(qū)域也可能是在加斯普拉脫離其母體小行星時留下的瘢痕。
1993年8月28日,伽利略號造訪已知第一顆擁有衛(wèi)星的小行星艾達。艾達及其衛(wèi)星艾衛(wèi)都非常奇異,它們經(jīng)歷的太空風化導致它們的表面不斷變化。
里爾號探測愛神小行星(想象圖)
美國宇航局的“近地小行星交會-舒梅克號探測器”(簡稱里爾號)于1996年2月17日發(fā)射升空,2001年2月12日登陸愛神小行星。里爾號的任務設(shè)計不包括登陸,所以它成功著陸小行星是科學家們的一大意外收獲。在前往愛神小行星之前,里爾號飛近了另一顆小行星——馬蒂爾德。
馬蒂爾德位于火星和木星之間的小行星帶,由富含碳的巖石構(gòu)成,軌道周期約為4.3年,每17.4天自轉(zhuǎn)一周。科學家認為,自太陽系于45億年前形成至今,馬蒂爾德幾乎沒有改變。
1998年12月23日,里爾號飛近愛神小行星。2000年2月14日,里爾號執(zhí)行軌道插入,此后環(huán)繞愛神小行星近一年,直到2001年著陸。里爾號發(fā)現(xiàn),這顆小行星主要由巖石物質(zhì)和鎳、鐵組成。它屬于近地小行星中的“愛神群”,這類小行星會穿越火星軌道??茖W家認為,愛神群可能是小行星帶中小天體碰撞的殘留物或死亡的彗星。
美國宇航局與歐空局合作的卡西尼號飛行器(簡稱卡西尼號)1997年離開地球,與土星進行了一場“史詩般的會晤”。2004~2017年,卡西尼號持續(xù)環(huán)繞土星和土星的衛(wèi)星(土衛(wèi)),取得一系列重大發(fā)現(xiàn),其中包括冰質(zhì)土衛(wèi)恩克拉多斯表面的噴泉和土衛(wèi)泰坦表面令人難以置信的甲烷和乙烷湖泊??ㄎ髂崽栣尫诺幕莞固綔y器著陸泰坦,工作了幾小時后停止運轉(zhuǎn)。
雖然卡西尼號因其對土星系統(tǒng)的一系列大發(fā)現(xiàn)而知名,但它對小行星科學也有貢獻——2000年1月,它飛近小行星馬素爾斯基。馬素爾斯基的直徑約為11千米。當時距離它大約160萬千米的卡西尼號探測到它的構(gòu)成,并估測了它的直徑。
深空一號探測小行星(想象圖)
美國宇航局深空一號探測器(簡稱深空一號)的初始設(shè)計目的是測試離子發(fā)動機,但該探測器的延伸任務包括飛近小行星布萊葉和彗星伯雷里。深空一號于1998年10月24日發(fā)射,1999年7月29日飛近布萊葉。在飛往伯雷里途中,深空一號的恒星跟蹤器失靈,但科學家仍設(shè)法讓它沒有偏離軌道,并且在2001年9月成功接近伯雷里。
深空一號發(fā)現(xiàn),布萊葉有一些有趣的特點。它的軌道平面傾斜于太陽系所在的黃道面,它也會穿越火星軌道。它每9.5天自轉(zhuǎn)一周,它的直徑只有1~2千米。深空一號在可見光和紅外波長拍攝了布萊葉,它距離布萊葉最近時只有26千米,但由于跟蹤系統(tǒng)失靈,它只能在幾千千米外拍攝布萊葉。
星塵號探測小行星(想象圖)
美國宇航局的星塵號于1999年2月7日升空,2002年11月2日飛近直徑約為4.5千米的小行星安妮弗蘭克。它發(fā)現(xiàn)該小行星表面有多個撞擊坑,而且該小行星可能是由兩顆連接不緊密的小行星(被稱為接觸性雙星)組成。自從星塵號飛近安妮弗蘭克之后,其他多項觀測試圖確定該小行星的自轉(zhuǎn)周期。
星塵號最著名的成就是在2004年飛近維爾特二號彗星,并提取彗星和星際塵埃樣本。這些樣本在2006年由專門的運輸艙送回地球,而星塵號則開啟了另一次任務——2011年2月14日,它飛近坦普爾一號彗星。
隼鳥號探測小行星(想象圖)
日本隼鳥號飛行器(簡稱隼鳥號)2003年5月9日升空,2005年9月抵達糸川小行星。隼鳥號在此次任務過程中出現(xiàn)多個故障,但最終完成了大部分探測目標。它提取的糸川樣本于2010年6月13日被帶回地球。糸川是一顆周期性進入地球軌道的小行星,因而可能會對地球構(gòu)成威脅,其直徑約為350米。隼鳥號發(fā)現(xiàn),糸川表面少見撞擊坑,但有“石堆”出現(xiàn)。
羅塞塔號探測彗星(想象圖)
歐空局的羅塞塔號飛行器(簡稱羅塞塔號)于2004年3月2日發(fā)射,并分別在2008年9月和2010年7月抵達小行星斯坦斯和盧泰西亞。
羅塞塔號發(fā)現(xiàn),斯坦斯是一顆頑火輝石小行星。也就是說,斯坦斯表面物質(zhì)多為鐵含量較少的硅酸鹽。斯坦斯在其最長處的長度約為6.6千米,這意味著它可能是一個更大的天體分解后的一部分。羅塞塔號發(fā)現(xiàn),斯坦斯表面有一些撞擊坑,而斯坦斯內(nèi)部可能由巖石構(gòu)成。由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)弱,斯坦斯未來有可能會分裂。
羅塞塔號發(fā)現(xiàn),盧泰西亞表面有撞擊坑,這顆小行星最長處的長度約為130千米。盧泰西亞的構(gòu)成不明,但科學家推測它是太陽系誕生后的幸存者,也就是很原始的天體。
2014年8月6日,羅塞塔號成功抵達67P彗星。幾周后,它釋放的菲萊號登陸器在登陸67P后彈跳了幾下,然后停留在一個光線不好的地方。菲萊號的電量很快就耗盡了,幸好在此之前菲萊號執(zhí)行了一些探測任務。2016年9月30日,羅塞塔號在登陸67P后結(jié)束任務。