深度撞击号

鲍尔航天公司的工作人员正在对飞越探测器的仪器进行热真空测试。其中右边为高解析度相机，左边为中解析度相机

飞越探测器长3.2米、宽1.7米、高2.3米[4]，拥有两块太阳能电池板、一个碎片盾以及数个科学仪器。科学仪器分别用于成像、红外光谱探测和靠近彗星的光学导航。科学仪器的质量为90千克，相遇时消耗的功率达92瓦。为使飞越探测器保持三轴稳定，它还装备有一个联胺推进器，可以提供5000牛·秒的总冲量，燃料质量则占到了86千克。飞越探测器使用一个直径1米、工作在X波段的抛物线天线与地球联系。飞越探测器和撞击器之间则以S波段沟通，上行速度为125比特/秒，下行速度达175比特/秒。飞船获取的科学数据存储在两台互为备份的RAD750型电脑之中，这种电脑以IBM的 PowerPC 750为基础，各拥有309兆字节的空间，且经过防辐射处理以防御宇宙射线[13]。

探测器还携带了两个相机：高解析度相机（HRI）和中解析度相机（MRI）。高解析度相机是由一个带有滤光轮的可见光波段相机以及一个称作“光谱成像模块（SIM）”的红外分光仪组成，其中红外分光仪工作在1.05～4.8微米波段。高解析度相机主要用来观测彗核。中解析度相机是备用设备，主要用于抵达前最后10天的导航。中解析度相机也有由一组略有差异的滤光片组成的滤光轮。[14][15][16][17]^:44-45

深度撞击号的撞击器部分有一个名为“撞击目标传感器（ITS）”的装置，它和中解析度相机光学部分相同，但是没有滤光轮。该仪器有双重作用：检测撞击器的轨道和近距离拍摄彗星。从释放到撞击的这段时间内，撞击器共需调整四次轨道。当撞击器接近彗星表面时，相机会拍摄彗核的高解析度照片（高达0.2米/像素）并实时传送到飞越探测器，直至撞击器撞毁。撞击器的最后一张照片是約在38km外所拍下，當時距撞击彗星還有3.7秒[18]。

撞击器的有效载荷称为弹坑质量（Cratering Mass），完全由铜制成，占到撞击器总质量的49%。之所以用纯铜制作，是因为科学家们预期彗星内不会有铜的存在，如此可以从分光仪中排除铜元素的影响，同时也能减少撞击时产生的碎片，以免干扰科学仪器工作[19]。此外，相对于爆炸物来说，使用铜作为荷载更加廉价[5]。

使用天文软件Celestia模拟深度撞击号撞击器与坦普尔1号彗星相撞。太阳和地球在右侧。注意：深度撞击号面朝错误的方向。太阳能电池板应该面向太阳；高增益天线应该指向地球。

彗星撞击任务由NASA在1996年首次提出，但那时NASA的工程师对于是否能撞击到目标尚持怀疑态度[20]。1999年，原计划经过改进和技术升级後，以“深度撞击”的名稱提出，并得到NASA的低成本探测器探索计划的认可和资金支持。探测器的两个组成部分（撞击器和飞越探测器）和三个主要仪器由美国科罗拉多州博尔德的鲍尔航天技术公司制造和集成[21]。开发探测器所需的软件共用时18个月，应用程序代码由2万行和19个不同应用程序线程组成[4]。航天器制造与任务执行总共花费3.3亿美元[22]。

探测器原本计划在2004年12月30日发射，但是NASA官员为了有更多时间测试软件而推迟了这次发射[23] 。之后在2005年1月12日美国东部时间13:47（UTC时间18:47）在卡纳维拉尔角由德尔塔II号火箭发射成功[24] 。

深度撞击号在发射后第一天的狀態不稳定。在进入太阳轨道并展开太阳能电池板之后不久，探测器便进入安全模式。问题产生的原因只是探测器的RCS推进器催化剂床的温度限制保护逻辑出现小错误。推进器用于在第三阶段分离时防止探测器翻滚。NASA随后宣布探测器一切正常并脱离安全模式[25]。

2005年2月11日，深度撞击号携带的火箭按计划点火，以修正探测器的路线。由于这次修正足够精确，预定在3月31日的修正被取消。试运行阶段确认所有仪器均已激活并正常工作。测试期间，发现高解析度相机在经历高温阶段后对焦不準[26]。任务成员在6月9日宣布可以使用图片处理软件和数学的反卷积方法来修正到预期的解析度[27]。

“巡航阶段”在2005年3月25日试运行阶段结束后马上开始，此阶段持续了60天直到靠近坦普尔1号彗星。4月25日，探测器在6400万千米之外获取到彗星的第一张照片[28][17]^:37。

5月4日，探测器进行了第二次轨道修正。火箭引擎工作95秒后，探测器的速度改变了18.2千米/小时[29]。美国航天局喷气推进实验室的该项目负责人里克·格莱美尔（）评论这次轨道修正时说，“探测器状态好极了，这次点火一丝不差，堪称范本”[29]。

抵达阶段是交会前60天到前5天的时期。60天是深度撞击号探测器的高解析度相机预期能够探测到彗星的最早时刻。实际上探测器在撞击前69天就已经提前于计划捕捉到彗星了（参见上述巡航阶段）。该里程碑标志着一个密集获取彗星轨道、研究彗星自转、活动和尘埃环境时期的开始。[16][17]^:38

6月14日和22日，深度撞击号探测到彗星的两次爆发活动，其中的后者比前者大6倍[30]。探测器根据不同距离的恒星的影像确定它当前的轨道和位置[4]。喷气推进实验室的任务合作负责人唐·约曼斯指出“信号传到地球需要7½分钟，所以不能实时操控探测器。你得使得飞越探测器和撞击器具有智能，在做事情之前有提前判断的智慧”[31]。6月23日，倒数第二次的轨道修正成功完成。探测器以6米/秒的速度变化足以调整抵达彗星的飞行路径，使撞击器的目标限制在100千米宽的窗口内。[32][33]

深度撞击号与彗星的交会时序图

撞击阶段开始于撞击前的5天，即2005年6月29日。在7月3日6时整（地面接收时间为6:07 UTC）撞击器和飞越探测器成功分离[34][35]。撞击器携带的仪器拍摄的第一张照片是在分离2小时后[36]。

为了避免毁坏，飞越探测器采取了两种预案之中的一种规避机动措施。报告显示，减速火箭工作14分钟后，飞越探测器和撞击器的通信联系工作完全正常[25]。撞击器在撞击前的2小时内执行了3次轨道修正[37]。

按照计划，撞击器将迎头撞向坦普尔1号彗星[5]。撞击发生在7月4日05:45 UTC（地面时间05:52 UTC，误差小於3分钟，单程通信时间为7分26秒） ，与预定撞击时间相差不到1秒。

撞击器在撞击前的3秒发回了影像资料。大部分的数据存储在飞越探测器上，在接下来的数天内，地球一共接收到HRI、MRI、ITS相机拍摄的約4,500张照片[38][39]。撞击产生的能量接近引爆5吨TNT炸药，使得彗星比平时要亮6倍[40]。

深度撞击号和星尘号拍摄的照片对比，右图可以看到撞击产生的坑洞。

由于深度撞击号任务拍摄的照片品质不尽如人意，2007年7月3日，NASA批准了坦普尔1号新探测任务（ 1，缩写为）。该任务利用了2004年探测过怀尔德2号彗星的星尘号探测器。在2011年2月15日04:42（UTC时间），进入新轨道的星尘号离坦普尔1号彗星只有约200千米[50]。这是人类首次对一颗彗星进行重访，为研究深度撞击号的产生的撞击坑、以及最近一次彗星接近太阳的变化提供了绝佳的机会。

2011年2月15日，NASA的科学家从星尘号拍摄到的照片中分辨出了深度撞击号产生的撞击坑。坑洞直径估计约150米，在中心有明亮的中心山，很有可能是深度撞击号的铜制撞击器撞入后形成的[51]。

撞击后不久的彗核。该图在媒体中广为使用。

这次撞击成为网络、电视和书报杂志关注的焦点。对于撞击的结果，专家们持有迥异的态度。他们讨论着撞击器是会直接撞上彗星并从另一边穿出，还是产生撞击坑，还是在彗星内部打出一个洞或者其他可能。撞击前24小时，喷气推进实验室的飞行队私下里表示，如果不发生任何不可预见的技术故障，他们深信探测器能够拦截到坦普尔1号彗星。一名资深人员说“我们所有能做的只有坐下来等。所有从技术上保证撞击的事情我们都做了”。在撞击前的最后几分钟里，超过一万人在夏威夷威基基海滩的大屏幕观看这次撞击[40]。

专家用一小段话向公众简介了该任务。伦敦玛丽王后大学的艾文·威廉姆斯（）说“这就像蚊子撞上了波音747。我们发现那蚊子不只是在表面刮擦，实际上它已经穿透了挡风玻璃”[52]。

撞击发生一天后，俄罗斯占星家玛丽娜·贝（）要求支付3亿美元，因为“破坏了宇宙的自然平衡力”[53]。她的律师要求公众帮助谴责“撞击改变了彗星的磁性，这可能影响地球上的手机通话。如果你的电话今天上午宕机了，问问你自己这是为什么，然后联系我们”[54]。2005年8月9日，莫斯科普列斯妮娅区法院驳回玛丽娜·贝的诉讼。一名俄罗斯物理学家说撞击对地球毫无影响，“彗星在撞击后的轨道变化只有10厘米”[55]。

中国的研究人员以“深度撞击”任务为例，强调美国科学的高效率，以赢得公众的支持，从而保证获得长期研究资金的可能性。但中国空间技术研究院研究员庞之浩也坦承“在中国，公众对我们的科学家在做什么毫不知情，科普经费的紧缺也降低了公众对科学研究的热情”[56]。在任务成功的2天后，中国披露了一个“更加聪明”的任务版本：发射一个探测器到彗星或小行星上，并把它推离轨道。该计划会在中国发射探测器到月球之后开始执行。[57]

某维基人参与“把名字发送到彗星上”活动的证明

该任务由于它的一个推广活动而广为人知：“把你的名字送往彗星（）！”。在2003年5月到2004年1月份之间喷气推进实验室网站的访客都会受邀留下他们的名字，最后总共达62.5万个名字被刻录在一张迷你上，并搭载深度撞击号的撞击器升空[58]。探测器科研组的唐·约曼斯博士声称“这是一个成为地外太空任务一部分的机会…… 当探测器在2004年12月发射时，你和你所爱的人的名字能够被搭载进入这个旅程，并可能成为历史上最美丽的太空焰火的一部分”[59]。该设想是为了增加任务的趣味性[60]。

深度撞击号任务与在洛杉矶举行的比尔海利与彗星合唱团的歌曲围着时钟摇摆登上摇滚单曲销售排行榜榜首50周年庆祝同时进行。随着24小时任务的成功进行，马丁·刘易斯创作了一个2分钟的音乐视频，视频使用撞击图片与深度撞击号探测器的电脑动画，伴随着比尔海利与彗星合唱团在1955年的表演，以及其存世成员在2005年3月的表演。这个视频在随后几个星期放到了网站上。[61]

7月5日，为了庆祝任务的成功进行，彗星合唱团还在世的原始成员（从71岁到84岁）为喷气推进实验室的数百员工举行了一场免费音乐会。这件事情受到全世界的广泛关注[62]。之后在2006年2月，国际天文学会在命名小行星79896比尔海利的评论中提到了这场音乐会[63]。

撞击器搭载的该CD里有625,000个名字。

仅有专业的大望远镜如凯克天文台或哈勃太空望远镜是不够的，深度撞击号的科学家们呼吁“高级业余爱好者、学生和专业天文学家”使用小型望远镜对彗星撞击前后进行长期观测。这些观测的目的是寻找“气体喷发、彗髮演变、尘埃产生率、彗尾演变以及喷射活动”[64]。到2007年中期，业余天文学家已经提交超过1000张彗星的CCD照片[65]。

一个值得注意的业余发现来自夏威夷某学校的学生，他们和英美科学家合作，通过网络操作夏威夷的北霍基斯望远镜进行实时拍摄。这是最先拍摄到撞击影像的小组之一。一名业余天文学家报告发现彗星周围的无结构亮云，估计在撞击後增加了2星等[66]。另一名爱好者由NASA的图片制作了撞击区域的地图[67]。

它的第一个扩展任务是飞越Boethin彗星，但是出了一些问题。2005年7月21日，深度撞击号进行了一次轨道修正，使得探测器利用地球的引力向另外一颗彗星进发[69]。

原计划定于在2008年12月5日在700千米处飞越Boethin彗星。深度撞击项目组的组长迈克尔·阿赫恩（Michael A'Hearn）解释说“我们建议，不管在坦普尔1号彗星的结论是特有的还是类似于其他彗星，探测器都直接飞越Boethin彗星进行探测”[70]。这项价值达4千万美元的任务能够得到与坦普尔1号彗星撞击约一般的信息量，但是成本却只是其零头[70][71]。深度撞击号将使用其分光仪研究彗星表面的组成，并用望远镜观测彗星的表面地貌[69]。

然而当地球的重力助推效应到来时，天文学家却无法定位Boethin彗星。彗星可能碎裂成多块，变得过于暗淡而无法观测，这使得它的轨道难以精确计算，并不得不放弃进行探测器飞越。[72]

2010年11月4日拍摄的哈特雷2号彗星

喷气推进实验室小组把哈特雷2号彗星作为飞越目标。深度撞击号又需要经过2年的飞行[73]。2010年5月28日进行了一次11.3秒的点火，以保证6月27日的交会和11月4日的飞越[74]。

11月4日，深度撞击扩展任务EPOXI从距离哈特雷2号彗星700千米处发回照片[68] ，揭示了其花生形状的彗核和几处喷发。照片由探测器的中解析度仪器拍摄[68]。