《NASA 9大太空任務》:從灶神星和穀神星看到的太陽系簡史

《NASA 9大太空任務》:從灶神星和穀神星看到的太陽系簡史
灶神星(左)、穀神星(右)和愛神星(中)大小的比較|Photo Credit: NASA/JPL Image modified by Jcpag2012@Wikimedia Commons Public Domain

我們想讓你知道的是

曙光號的主要目標是蒐集灶神星和穀神星的組成、內部結構、密度和形狀等相關資訊。這些資料合起來幫科學家更深入了解,太陽系早年時期具有的條件狀況,並據此判定水含量和星體尺寸,在行星演化歷程扮演哪些角色。

文:南西・阿特金森(Nancy Atkinson)

飛越兩個世界:曙光號
兼具二元性,一箭雙鵰的曙光號

仰望晴朗夜空,倘若你運氣好得能目睹一顆流星劃過天際,那麼你眼中看到的,很可能就是灶神星(小行星帶第二大天體)的碎片。

「太陽系天體當中,能和墜入地球的特定流星牽連在一起的只有三顆:月球、火星和灶神星,」馬克.雷曼(Marc Rayman)說,「所有人都聽過月球和火星,聽過灶神星的人,就沒有那麼多了。」雷曼擔任一艘太空船的首席工程師暨任務總監,那艘太空船名叫曙光號(Dawn)。

灶神星和矮行星穀神星是曙光號的兩個目的地和研究目標。任務冠上這個名稱,原因就在於探索這兩個古老世界,能提供我們太陽系最開始時(曙光初露之時)的資訊。

「曙光號能幫我們了解,當初灶神星和穀神星形成的條件狀況,」雷曼說明,「它能為我們填補知識大拼圖的更多缺失空隙,解答說明整個太陽系是如何形成、演化——說不定還能解答環繞遙遠恆星的其他行星系的相關疑點。」

兩顆天體距離我們都極遙遠:灶神星和地球平均相隔3.53億公里,穀神星則約位於4.14億公里之外。它們是在兩個世紀之前才被人發現,先前那兩處遙遠世界完全就是「夾雜在恆星之間的神祕、黯淡光斑」,雷曼表示。曙光號任務之前,我們對灶神星和穀神星的認識,全都得自地基望遠鏡和哈伯太空望遠鏡等地球軌道太空船。不過就連視力敏銳的哈伯為它們拍下的照片——特別是穀神星的照片——都只是像素化模糊影像,帶來的問題比答案更多。

如今曙光號正逐一解開這兩個世界的諸般謎團,回答諸如既然灶神星和穀神星都位於小行星帶,為什麼看來卻是這般不同等疑問。該如何解釋灶神星的奇特扁平外形?還有穀神星上依雷曼所述看似「宇宙信標,仿若行星際燈塔,吸引我們前往探查」的亮點是什麼?那些區域能不能當成證據,確認存有明亮的冰或水,或者引人矚目的礦物沉積?或者是否就如其他人所述,那是外星都市發出的光芒?

曙光號擁有當今其他機器人行星任務都沒有的特點,它使用一種革命性離子推進系統。於是曙光號才能執行史無前例的作業事項。

「縱貫將近60年的太空探勘史,曙光號是唯一環繞兩顆外星天體運行的太空船,」雷曼說明。「我總愛把它想成第一艘真正的行星際太空船。」

這趟持續近十年的任務,克服了重重挑戰和關卡,來完成它的使命。如今曙光號已經完成兩個世界之間的航程,有關這趟任務的諸多層面,都映現出了一種確切的二元論。這艘先進的太空船本身彷彿就徘徊在科學和科幻兩個國度之間,從事這趟任務的人士,有些成員完全認可——有時還體現了——這兩個領域。儘管灶神星和穀神星都曾在歷史不同時期被歸入小行星類別,它們卻代表了兩個非常不同的行星天體類別。

「曙光號是貨真價實的歷史性任務,」雷曼說明,「研究我們這個太陽系在一開始就形成的兩件化石,並向我們講述有關我們本身起點的部分故事。」

曙光號太空船

太空船進入行星軌道開始繞行,做了一點勘查作業——你大概可以稱之為探索一處奇異新世界。接著太空船離開,朝向另一個世界飛去,再次進入軌道,執行更多探勘作業。接著那艘以一道藍綠光束推進的太空船就要出發,朝向沒有人去過的地方勇往直前。

配上適合的激昂背景音樂,這可以是《星艦迷航記》電視劇集經典系列的場景。不過這裡描述的卻是航太總署曙光號的真實冒險事蹟。

「完全歸功於離子引擎這種未來式類科幻技術,我們才有辦法入軌繞行多處目的地,」雷曼表示,「我們基本上就是把兩項任務合而為一。」

曙光號在2007年9月升空,沿途曾借助火星重力助推以航向灶神星,接著在2011年7月進入灶神星軌道。太空船在那裡花了14個月進行調查,接著就啟程前往穀神星。它在2015年3月進入穀神星軌道。

曙光號的主要目標是蒐集灶神星和穀神星的組成、內部結構、密度和形狀等相關資訊。這些資料合起來幫科學家更深入了解,太陽系早年時期具有的條件狀況,並據此判定水含量和星體尺寸,在行星演化歷程扮演哪些角色。

為執行它的科學任務,曙光號攜帶了一套三件科學裝備:一架可見光照相機、一台可見光和紅外線測繪光譜儀,以及一台伽瑪射線和中子光譜儀。曙光號製作出視覺地圖、地形圖和礦產圖,加上磁場和重力場地圖,完成了灶神星和穀神星表面的全方位圖像。除此之外,無線電和光學導航資料還提供資訊,勾勒出兩顆星體的內部組成。

曙光號發射時,以翼尖到翼尖尺寸來看,它是航太總署的最大行星際太空船。單單太空船本身就有2.36公尺長——約相當於一輛大型摩托車的長度。把太陽能板陣列伸展開來,曙光號尺寸約相當於一輛半掛式拖車,達19.7公尺。

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Photo Credit: 聯經出版提供
藝術家描繪曙光號太空船離開地球的概念創作。

雷曼的噴射推進實驗室辦公室外走道,長度略超過8.3公尺。曙光號有兩扇太陽能板陣列,每扇長度正是8.3公尺。雷曼決定把那條走道布置成那艘太空船太陽能板的模樣,藉此不斷提醒他的團隊成員。「由於曙光號在相當長時間以前發射,而現在又相隔十分遙遠,很容易忘了那艘太空船實際上有多大。」他說明,「這幅代表圖示幫我們謹記在心,曙光號是真實的、有形體的東西,而不只是電腦鏈結另一端的某種事物或資料源頭。」

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