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菲萊:10年“追星”不尋常

  • 發佈時間:2014-11-17 05:53:19  來源:經濟日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  ①研究人員選定在彗星的頭部位置投放“菲萊”。②“菲萊號”在彗星上空3公里處所拍照片。 (資料圖片)

  前後20年時間,行程64億公里,花費13億歐元……只為一顆僅一座山那麼大、在太空中並不起眼的小小彗星“67P”,歐洲航太局花費不可謂不大。這顆“鴨子”形狀的迷你星球,到底可能蘊藏著怎樣的宇宙奧秘,值得人類這般為之不倦探索、孜孜以求?——

  10年準備10年緊追

  經過64億公里的漫長旅行,人類終於穿越了茫茫太空的阻隔,在蒼涼無垠的浩瀚宇宙中,第一次走近一顆彗星,輕輕地發出一句意味深長的問候。

  地球到月球,大約38萬公里;地球到太陽,平均距離約1.5億公里。面對64億公里這樣天文數字的距離,“萬水千山”這樣的詞彙都已經黯然失色。

  “67P/丘留莫夫-格拉西緬科”,這是科學家為“67P”起的名字。天上的星星多得數不清,為什麼單單選擇了“67P”?歐洲航太局的高級科學顧問馬克·麥克科漢説,彗星一般都遠離太陽,其“生命”中最靠近太陽可能只有一次。“因此我們要選擇一顆現在靠近太陽、但此前很久沒有靠近太陽的彗星。”

  為了這次“約會”,歐洲航太局從1993年就開始了“羅塞塔”計劃,前後耗資約13億歐元,以至於有人形容“羅塞塔”的探測任務為“十億美元的賭博”。

  所幸的是,它成功了!彗星探測器“羅塞塔”攜帶著小傢夥——“菲萊”登陸器,于2004年3月升空,經過超過64億公里的太空飛行,終於在距離地球4億公里的太空追上正不斷逼近太陽的彗星“67P”,今年8月6日,歐洲航太局宣佈,“羅塞塔”與“67P”實現“第一次親密接觸”。

  隨後3個月,兩者並肩飛行,“羅塞塔”從一旁觀察彗星;“結伴而行”中,“羅塞塔”進一步探究彗星,並鎖定了合適的著陸地點。

  北京時間10月13日零時5分許,“菲萊”確認成功登陸彗星“67P”。這次成功登陸標誌著人類發射的航太器首次在一顆高速運作中的彗星表面著陸。在人類探索太空的歷史上,這是一個重大的里程碑。

  危險的親密接觸

  為了和“67P”“親密接觸”,“菲萊”登陸器冒著“粉身碎骨”的危險。網友們親切地把“菲萊”稱作“韭菜”,除了它們的字形很相似外,可能也因為在變幻莫測的太空,這個重100公斤、像電冰箱一樣大小的物體,確實如同一株韭菜般脆弱。

  的確,這顆“韭菜”要想安穩著陸,可不是件容易的事。麥克科漢介紹,其面臨的最大挑戰是著陸器是根據原來確定的彗星Virtanen設計的。此外,“67P”表面凹凸不平,給著陸出了不少難題。同時,“67P”和“羅塞塔”都朝著太陽方向運動,彗星表面會因溫度升高而更活躍,出現很多氣體和灰塵等飄浮物,這不利於著陸。

  早前,科學家認為該任務失敗的概率很高,即便出現最小的差錯,也會使得登陸任務前功盡棄,即“菲萊”撞上彗核表面的岩石或跌入懸崖中。“羅塞塔”項目主管帕羅·費裏解釋説:“飛船在距離彗星只有22公里的高度上飛行,這大約相當於商業航班飛行高度的兩倍左右。然後在某一時刻向下丟下一個盒子,希望它能準確地落在一座山上的某一個位置上,誤差不能超過一平方公里。”著陸點附近就有陡峭的懸崖和很深的隕石坑,任何偏差都將要了“菲萊”的命。

  在排除了幾個過於危險的登陸地點以後,項目人員最終選定了一個方圓一千米的區域作為著陸點,並將其命名為“Agilkia”。由於探測器距離地球達到了5.09億公里,因此無線電的信號傳輸也需要經受住考驗,信號延遲大約28分鐘20秒,由歐洲航太局的地面通信站完成。

  歐洲航太局在“羅塞塔”項目的部落格主頁留言道:11日晚,“羅塞塔”經過了最後一輪系統測試,確定它處於正確軌道上;午夜,地面控制人員檢測了遙控指令程式,為“菲萊”與“羅塞塔”分離做好準備;接下來,控制人員還確認“菲萊”狀況良好。12日,歐洲航太局位於德國達姆施塔特的歐洲空間運轉中心證實,“羅塞塔”已于歐洲中部時間12日9時35分釋放“菲萊”著陸器。接下來,“菲萊”以每小時3.5公里、幾乎等同於步行的速度向彗星靠近,“走”完最後的22.5公里路程。7個小時後,它才抵達彗核。

  “67P”彗星表面的重力十分微弱,以至於如果一名宇航員站在這顆彗星的表面上,只需輕輕一跳就能擺脫其萬有引力的束縛。“菲萊”使用了兩個魚叉及其三條長“腿”上的螺旋冰錐,以固定自己。登陸後,“菲萊”向地球發回首張著陸點全景照片,其攜帶的10個實驗儀器也將對彗星的土壤、磁場等情況展開測量分析。

  雪藏秘密的“冰箱”

  “67P”,既不“高”——大小只相當於勃朗峰(阿爾卑斯山脈的最高峰);也不“帥”——形狀像一個不規則的橡皮鴨,表面佈滿懸崖和斜坡,還有大大小小的坑洞和巨石。但它也許能告訴我們一直苦苦尋求的真相:太陽系如何起源?生命從何孕育?

  我們之所以如此興師動眾、“不遠億里”來“追星”,是因為“67P”就像一個飛行的“冰箱”,保存著太陽系最原始的物質,等待著我們去揭開生命起源的“謎底”。

  天文學家認為,彗星是太陽系內部行星形成過程中留下的冰質殘留天體,由太陽系誕生初期的物質組成,由於它們自身溫度極低,並置身於“天寒地凍”的宇宙空間,因此自太陽系誕生以來,彗星成分幾乎不變。彗星“67P”就誕生於46億年前太陽系形成初期。與地球上地質變化頻繁不同,彗星上變化較少,科學家們期待,對彗星進行研究將有助於揭開太陽系形成的諸多奧秘,有助於科學家改進太陽系模型,更好地認識一顆行星是如何變得適合生命繁衍的。

  迄今,“羅塞塔”已經動用多重“感官”了解“67P”:它7月曾對目標彗星拍照。照片顯示,與許多人預想的不同,這顆彗星並不像個馬鈴薯,而更像一隻鴨子,預示著“67P”可能由兩顆彗星相撞而成。10月,“羅塞塔”自身攜帶的科學儀器發現,“67P”揮發化學成分的“氣味”類似于臭雞蛋和醋的混合。歐洲航太局11日説,他們收集到了這顆彗星的“聲音”,這種響聲可能由其發射的粒子帶電發出。

  “羅塞塔”已經創造了歷史,這艘無人太空探測器在環繞目標彗星運轉的過程中收集了截至目前有關其內核成分、圍繞內核的氣狀物成分以及內核表面地圖的最為詳盡的資訊。

  “羅塞塔”將告訴世人,地球上的海洋是不是億萬年前彗星撞擊所帶來的結果,以及彗星撞擊是否帶來了所有生命的基礎材料:水和簡單的有機分子,從而為生命的形成鋪平了道路。

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  “羅塞塔”遠征記

  □ 2004年3月,“羅塞塔”探測器由一枚阿麗亞娜5型火箭運載,從法屬蓋亞那庫魯航太中心發射升空,任務是在2014年追上目標彗星“丘留莫夫-格拉西緬科”並釋放著陸器“菲萊”。由於動力系統不足以將其直接送往彗星,探測器採取借助地球和火星引力的方法,4次調整速度和軌道,迂迴抵達目標彗星,這一過程耗時10年。

  □ 2005年3月,“羅塞塔”首次借助地球引力改變速度和軌道,並於2007年分別向火星和地球“借力”調整飛行。2009年11月,“羅塞塔”第三次也是最後一次飛掠地球,借力調速變軌。在此期間,它也對火星和沿途遇到的小行星進行觀測。

  □ 2008年9月,“羅塞塔”近距離飛掠小行星“斯坦斯”,用所攜導航相機及光學和紅外成像系統對其進行全方位觀測,並將數據傳回歐航局。

  □ 2010年7月,“羅塞塔”近距離飛掠小行星“魯特西亞”,並傳回首批高清照片。觀測結果證實,這顆小行星表面佈滿隕石坑,説明它曾多次遭受劇烈撞擊。

  □ 2011年6月,為節省能源,“羅塞塔”探測器進入“深度睡眠”。經過31個月休眠後,“羅塞塔”的軌道重新接近太陽。

  □ 2014年1月20日,探測器的鬧鐘系統依據歐航局指令,按時啟動探測器上的重要系統,使其重新工作。

  □ 2014年7月,“羅塞塔”距目標彗星1.4萬公里時拍攝的照片顯示,“丘留莫夫-格拉西緬科”彗星由兩部分連接而成,形似一隻橡皮鴨。8月,已飛行超過64億公里的“羅塞塔”成功進入目標彗星的運作軌道。

  □ 2014年9月,科學家在上述“橡皮鴨”彗星的頭部為“菲萊”選定著陸點。

  □ 2014年11月12日,“羅塞塔”與“菲萊”分離,“菲萊”借助目標彗星的引力飛向著陸點。此後,著陸器將緊緊附著在彗核上,一同飛向太陽,從而觀察彗核物質如何在陽光作用下蒸騰噴發。預計此次探測任務將於2015年12月結束。

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