重返破曉時刻——“黎明”號的旅程

□ 搖 光

太陽系的謎團——提丟斯的魔咒

1766年。

德國數學教師正在給學生們介紹“天文數字”——行星間的距離。在當時，人們已經測算出太陽系中各個行星的位置關系，行星間的距離非常遙遠，用千米來表示，簡直是一堆雜亂無章的數字。然而憑借數學教師特有的敏感，提丟斯發現了一些蹊蹺——倘若將地球到太陽的距離定為10，那么水星到太陽的距離為4，金星為7，地球為10，火星為16，木星為52，土星為100，那么把這組數字減去4，就會得到0、3、6、12、48、96這樣一組有規律的數字，只是中間少了一個24。提丟斯對于24的失蹤很不滿意，斷言那里定會有一個不為人所知的天體。

提丟斯的斷言如同一個魔咒，引得人們在這個未知的區域瘋狂搜尋，不久便有所斬獲——“谷神星”首先出現在眾人眼前。谷神星的軌道非常符合提丟斯的預言，但令人沮喪的是，它的個頭太過渺小，根本算不上行星。不甘心的人們又開始繼續搜索，沒想到在谷神星之后，智神星、婚神星、灶神星以及眾多更小的天體陸續在這個區域被發現。于是人們明白了：被提丟斯預言的這個位置上，并沒有像火星或者地球這樣的行星，只有不計其數的小天體組成的“碎石塊”區域——小行星帶。

“黎明”號的飛行路線圖

尋找失落的太陽系——“黎明”計劃

“黎明”號的等離子推進器

人們朝思暮想的行星，就這樣化為泡影。預言中的那個行星去了哪兒？這些小石塊又是從何處而來？會不會來自于一個大個子行星的爆炸碎裂？還是在太陽系形成之初，這里就沒有形成行星？神秘的小行星帶給人們留下無窮無盡的疑問，不過有一點是肯定的，這些小行星是太陽系珍貴的化石——它們沒有條件經歷劇烈的地質改變，至今還攜帶著太陽系形成初期的信息。如果人類想要知道太陽系如何形成，還要聽這些“碎石塊”來講過去的故事。為了能到這些小天體上一探究竟，“黎明”計劃啟動了。這是一個讓飛行器飛入小行星帶，進入引力勢范圍后環繞拍攝小行星細節的計劃。

如今，我們可以對宇宙的創生，膨脹指指點點，但對于自己居住的這個地球，以及地球所在太陽系如何產生，還難以說清。該計劃取名為“黎明”，寓意著這個項目旨在通過探測這些太陽系中的“化石”，來揭示出太陽系早期演化的故事。

不過，對于那些現實人來說，“黎明”計劃還有另外的意義。

在地球上，許多資源都是宇宙的饋贈：鋼鐵——這是大質量恒星產生的物質，要經過千萬年的積累；煤炭石油天然氣——這是生物在數億年的時間中悄悄積累太陽能才攢下的一點財產；貴金屬——這是超新星爆炸時產生的稀有物質。有限的資源決定了它們的命運，資源的價格總是在節節攀升。如果有一天你發現鋼鐵的價格突然暴跌，那么就會有這樣一種可能：人類開始在小行星上開采資源了。飄蕩在火星與土星間的小行星們是天然的礦床，根據天文學家的光譜觀測結果，很多小行星的鐵鎳含量非常之高，甚至可能蘊含金銀鉑等貴金屬。雖然“黎明”號并沒有著陸到小行星上的任務，但給小行星畫一張地圖，已經夠讓人眼饞的了。

目標？眾神之星！

2007年，“黎明”計劃在緊張進行著。選定目標天體，也是計劃進行中的一部分。由于探測器需要環繞天體，那么大個頭的天體在探測難度上來說相對低一些，因為足夠的引力可以將探測器牢牢抓住。在小行星帶中這樣的大個頭并不多。早期發現的谷神星、灶神星、智神星和婚神星號稱小行星中的“四大金剛”，但它們并非都因個頭大而聞名。

谷神星是第一個被發現的小行星，直徑有近1000千米，形狀近似為球形——要知道絕大多數小行星不是球形的，比如今年年初飛臨地球的“愛神星”就呈香蕉形。也正因此，谷神星現在有了新的身份——矮行星。2008年，國際天文學會對太陽系天體做了重新劃分，將原來的九大行星縮減為八個，而像冥王星這種個頭不大，但圓潤，且軌道附近還有其他天體的，叫做“矮行星”。隨著矮行星定義的出現，太陽系中的冥王星、鬩神星、妊神星、鳥神星和谷神星被劃為矮行星。有意思的是這四個矮行星中，只有谷神星處于小行星帶，其余四個都屬于遙遠的柯伊伯帶天體，甚至更遠的天體。由此可見谷神星是多么值得“黎明”號去拜訪一番啊！

熱真空試驗

除了巨大而圓潤的谷神星，還應該去探測誰呢？雖然小行星帶可稱得上是一個大的部落，這個部落也由一個個家族構成。在部落靠近地球最近的一側，分布著“灶神星族”小行星，其中最大的就是灶神星。灶神星也是最大的幾個小行星之一，直徑約為500千米，形狀近似為扁球形，不是很規則。也由于模樣的原因，它被暫排除在矮行星范圍之外，目前仍然屬于小行星成員。距離地球近，成了它引人注目的原因，于是被選為另一個“黎明”號探測的目標。

谷神星和灶神星雖然都屬于小行星帶，它們的結構完全不相同，谷神星表面可能有冰層存在，而灶神星表面是干燥的玄武巖。先接近較近的灶神星，環繞探測，然后再啟動加速奔往谷神星，再環繞谷神星探測——于是，“黎明”號的旅程就這樣被定了下來。

攜帶行囊，“黎明”號啟程！

“黎明”號長成什么模樣？中間方方正正，兩側各支出一個巨大的翅膀——那是太陽能帆板，可以像太陽能熱水器那樣從太陽光線中獲取能量。中間的方塊是核心部分，包括推進器、控制系統和一堆探測裝置。“黎明”號的推進器非常值得大書特書一番，因為這是第一次在科學探測器上采用離子引擎。所謂離子引擎，就是將攜帶的推進劑電離成等離子，然后由電磁感應產生推力。與以往的火箭推進器相比，所需的推進劑會大大減少，一方面讓探測器“瘦身”，一方面可以獲得更遠的航程。

“黎明”號飛越小行星

鈦合金容器

然而，“黎明”號的旅行被一再耽擱。原計劃2006年的“黎明”號發射被一再推遲，原因多種多樣，最重要的是經費緊張，項目不得不叫停。計劃被推遲到2007年7月發射，然而笨手笨腳的工程師卻讓發射不得不再一次推遲——探測器的能量來源之一是接受太陽能的帆板，就好像很多太陽能熱水器拼起來的那個東西，居然被工程師不慎用工具劃傷了。計劃只能再延后。再后來，舉世矚目的火星探測器“鳳凰”號發射，“黎明”號為其讓路。總之，到2007年9月27日，“黎明”號才發射升空。

“黎明”號開始了遠行，行囊中滿滿當當。相比于調節系統和推進裝置等必備裝置，人們更加關心它到底攜帶了哪些科學儀器，這些儀器又能拍到怎樣的照片？發現怎樣的秘密？

第一個設備，叫做“幀式照相機”，這是一臺相機，擁有20毫米口徑，150毫米焦距，7.5的光圈，后端配備了1024像素X1024像素的幀轉移CCD。有人看了這個配置，不禁感到奇怪，怎么看起來還不如家用相機厲害？這是由它的工作方式決定的。這種相機就是用來一點一點掃描出天體的全貌，而且可以在7個色彩范圍進行拍攝。由于這個相機對整個計劃來說至關重要，因此“黎明”號攜帶了兩臺，以備不時只需。

探測器

“黎明”號攜帶的另外兩個設備，分別是光學-紅外成像攝譜儀，和伽瑪射線-中子探測器。前者可以在400個色彩個范圍拍攝圖像，后者則可以用來測量氧、鎂、鋁、硅、鈣、鈦、鐵，甚至鉀、釷、鈾等元素的豐度。

從遠觀到細打量

“黎明”號啟程了，慢慢從人們視線中消失，這是作為一個航天器都逃不出的宿命——人們要花上一兩年甚至幾年十幾年來等待，而在這個期間，公眾會把它忘卻，只有參與“黎明”號計劃的人，才會盯著它一直不放。

小行星帶

2009年2月，“黎明”號見到了火星。這個大家伙的引力會助“黎明”號一臂之力，加速向灶神星沖去。當然，既然到了火星就要不虛此行，“黎明”號順便拍了一些照片，這些照片將作為校準數據來使用。

2011年3月，又飛行許久的“黎明”號再次睜開眼睛，工程師將對它進行的一次全面體檢。再不久，“黎明”號將開始自己的工作，環繞灶神星拍攝。此時灶神星在“黎明”號看來，還是一個小光點。到了5月，“黎明”號第一次拍攝了灶神星的畫面，但說實話，還不及哈勃空間望遠鏡在地球上空拍攝的清晰。

不過到了6月，“黎明”號的威力開始顯現，灶神星上坑坑洼洼的結構已經依稀可見。到了7月初，灶神星清晰地如同一個干癟的核桃。之后，“黎明”號拍攝了灶神星的南極部分，這僅僅是飛船工作的開始，7月16日，飛船進入環繞軌道，眾人期待已久的灶神星“高清地圖”就要立即出爐了。

8月初，在地球上翹首以盼的人們接收到“黎明”號發出的第一批照片，人們得以仔細打量這個未知的世界。這個天體一眼看上去，其實有點像我們用望遠鏡看到的月球，上面布滿了一個個隕擊坑。不過它的形狀并不那么渾圓，更像一個氣不足的皮球，或者一個干癟的核桃。這些隕擊坑大大小小形態各異，比較有意思的是三個很大的坑排列成一字，好像人們冬天堆砌的雪人，于是有人干脆叫這個特征為“雪人”了。在灶神星的南極部分有一個巨大的撞擊痕跡。

對于這些地質構造，公眾關注的是它奇特的外形，以及漂亮的風景。而對于天文學家而言，特殊的地貌揭示著這個星球的與眾不同。經過數個月的數據整理，一些關于這個星球的秘密正在慢慢揭開。從這些撞擊產生的痕跡可以判斷，在這個外表看似平靜的石頭星球地下，可能曾經有一個涌動的巖漿海洋。對于太陽系中的星球而言，巖漿海洋出現時，整個星球都正在經歷一個熔融狀態。當巖漿海洋一層層慢慢冷卻，就形成了像地球、火星那些巖石質行星一副堅不可摧的模樣。

灶神星

灶神星上的另一些地質結構看起來有些顛覆，比如那些在隕擊坑中央出現的山峰——其實在月球上，這種隕擊坑中的山峰并不少見，像哥白尼這些年輕的隕擊坑中就是山峰聳立。這種山峰實際上是撞擊反沖形成的。而在灶神星上，這些隕擊坑中的山峰顯得特別寬闊而高大。其實這個現象也好理解：在灶神星這種小質量天體上，引力作用相對微弱，因此撞擊反沖形成的中央峰也會比月球上大很多。

其實，在這次探訪灶神星之前，天文學家對灶神星也并非一無所知，這是由于人們在地球上發現了一些隕石。根據望遠鏡拍攝的光譜和這些隕石的成分分析判斷，這些隕石可能來自于灶神星。“黎明”號的觀測數據再次證實了這一點，這些隕石富含輝石、鐵質和鎂元素。在地球上發現的6%的隕石可能來自灶神星，它們是怎么跑來的呢？又是撞擊！灶神星表面的坑洼已經說明了這一點，不過，灶神星上最大的隕擊坑非常年輕，只有10億歲，要知道在月球上類似的地質結構要比它年紀大得多！為什么灶神星上有這些年輕的巨大撞擊痕跡，目前還沒有一個好的解釋。

再啟程

“黎明”號表現良好，人們計劃讓它在灶神星周圍多呆40天。到2012年8月26日，“黎明”號將結束在灶神星為期一年多的訪問，繼續自己的征途。

下一站，便是小行星帶上唯一具有矮行星資格的天體，曾經的一號小行星，谷神星。

按照計劃，2015年1月，“黎明”號就會抵達那里。掐指一算，還有兩年半的時間。于是在這段時間里，它又將從大眾的視野中淡出。為它牽腸掛肚的，還是那些參與計劃的天文學家們。

那么，祝你一路順利吧，“黎明”號。

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“黎明”號小行星探測器簡介

“黎明”號小行星探測器，是由美國研制，第一個探測小行星帶的人類探測器，也是第一個先后環繞谷神星與灶神星這兩個體積最大的小行星的人類探測器。2007年9月27日早7時34分從佛羅里達州肯尼迪航天中心發射升空。科學家認為，探測灶神星和谷神星將有助于了解太陽系的起源，因此將這個項目取名為“黎明”。

多冰的“谷神星”是小行星帶第一個被發現的天體，也是體積最大的。科學家推測，“谷神星”25%的成分可能是水，與“灶神星”差別很大。望遠鏡觀測顯示，“谷神星”表面布滿粘土、碳酸鹽和其它形成水所需的礦物質，因此這里也可能為生命形成提供了條件。

“黎明”號此次配有三種科學儀器——幀式照相機、光學-紅外成像攝譜儀、伽瑪射線-中子探測器，它將從不同高度對兩個天體進行探測，研究太陽系早期環境及形成過程。

組裝“黎明”號