設想一個人站在彗星表面

再過三個月,經過十年跋涉的彗星探測器“羅塞塔”將到達目標,并于今年年底釋放出名叫“菲萊”的登陸器??梢栽O想一個人站在彗星表面會看到怎樣的景象,因為“菲萊”的相機視角跟人站在那里非常接近。

責任編輯:朱力遠

“菲萊”登陸彗星時的藝術想象圖。 (ESA 網站/圖)

再過三個月,經過十年跋涉的彗星探測器“羅塞塔”將到達目標,并于今年年底釋放出名叫“菲萊”的登陸器??梢栽O想一個人站在彗星表面會看到怎樣的景象,因為“菲萊”的相機視角跟人站在那里非常接近。

經過10年的長途跋涉,歐洲空間局(ESA)的探測器“羅塞塔”距離目標只差最后一小段路程了。如果一切順利的話,“羅塞塔”將在2014年8月追上67P/C-G彗星,而11月份的時候,它所攜帶的登陸器還會著陸在彗星上。

這將是人類探測器第一次在彗星上進行軟著陸。而母探測器則會跟隨67P/C-G彗星飛行一年多的時間,研究彗星在接近太陽的過程中所散發出來的物質。這些研究可能會幫助天文學家更好地理解太陽系的形成過程和生命的起源。

在5月15日公布的最新動態圖中,可以看到67P/C-G彗星在過去六個星期里變得越來越活躍。它是一顆以6.45年為周期繞太陽運行的彗星。它越接近太陽,就有越多的物質散發出來,到5月初的時候,彗尾已經有1300千米長。相比之下,彗核的直徑只有3.9千米,在照片上甚至無法分辨出來。

被當成小行星

“羅塞塔”探測器于2004年3月從法屬圭亞那航天發射場發射升空。探測器有一人多高,兩個太陽能板的翼展達到32米。在歐洲空間局描繪的卡通形象中,探測器有兩個身軀,大個的是母探測器,它攜帶了10部科學儀器;掛在它下面的小個則是登陸器,它攜帶了另外9部科學儀器。

發射之后,“羅塞塔”繞著太陽飛行,在這個過程中數次接近地球和火星,靠兩者的引力進行加速,逐漸飛往更遙遠的太空。它在2008年和2010年的時候還順便造訪過兩顆小行星。

有趣的是,“羅塞塔”自己曾被天文學家誤認為是一顆近地小行星。2007年的時候,一名做巡天觀測的天文學家發現了一顆新的“小行星”,經過計算,其直徑大約是20米。他向國際天文聯合會小行星中心匯報了這一發現,隨后這顆小行星被編號為2007 VN84。

天文學家對2007 VN84進行的軌道計算發現,它會在2007年11月13日飛到最靠近地球的地方,相距只有5700千米。這在天文學上是一個非常近的距離,于是這顆小行星被認為有撞擊地球的風險。然而,后來有另一名天文學家指出,這顆所謂小行星其實是“羅塞塔”探測器,撞擊的擔心只是虛驚一場。

“羅塞塔”探測器的目標67P/C-G彗星,當初科學家們也是從數百個目標中選中了它。這顆彗星最早由烏克蘭天文學家發現于1969年,自發現以后它已經運行了很多個周期,這讓天文學家能夠精確計算出它的軌道。同時,它也是一顆足夠活躍的彗星,當它接近太陽的時候,會形成很大的彗尾。

再加上它的軌道平面和黃道面很接近,這讓探測器的軌道機動相對容易。還有就是,在“羅塞塔”的任務周期中,它剛好飛到合適的地點。所以按照歐洲空間局的說法,他們找到的是一顆“在正確時間到達正確地點的彗星”。

在之前的彗星探測任務中,另一顆探測器——“星塵號”——已經發現了彗星上存在多種有機物質。由于彗星來自于太陽系的邊緣地帶,它們在太陽系的演化過程中經歷了較少的變化,所以科學家們認為這些最原始的有機物可能是太陽系中許多物質——包括地球上的生命——的基礎。

“你好,世界!”

2011年6月,“羅塞塔”探測器進入了深空休眠狀態,以節省能源。在這個狀態中,大部分設備都處于關閉,包括通訊設備。所以地球上的人無法再跟探測器通訊。此時探測器距離太陽6.6億千米。

只有鬧鐘、太陽能板和加熱器還會運轉。加熱器的作用是周期性地為設備加熱,避免整個探測器徹底冷掉。鬧鐘被設定在2014年1月20日將探測器叫醒。

“羅塞塔”就這樣在太空中靜靜地飛行了31個月。到它要醒過來的時候,已經距離太陽8億千米了,接近木星的軌道。

2014年1月20日,歐洲空間局的科學家們開始緊張地等待“羅塞塔”睡醒后的信號。在這一遙遠的距離上,無線電信號會非常微弱,而“羅塞塔”也需要完成幾件事才能最終把信號發回地球。

鬧鐘響起,“羅塞塔”首先需要加熱它的星象跟蹤儀,這個儀器必須蘇醒,才能讓探測器找到地球所在的方位。探測器接下來需要啟動它的推進器,讓自身的旋轉慢下來,然后打開無線電發射器,將問候信號發向地球。這一系列動作需要七個小時才能完成,而信號發出后,還需要45分鐘的時間才能傳到地球。

在德國的控制室里,項目科學家和工程師們在預定時間無聲地等待了18分鐘。美國宇航局(NASA)的深空探測網首先捕捉到了信號,他們將信號傳到德國的控制中心,控制中心的科學家終于爆發出一片歡呼。隨后,項目工作人員在社交網絡上以“羅塞塔”探測器的名義說了蘇醒后的第一句話:“你好,世界!”

“羅塞塔”醒過來了,但并不是所有的科學儀器都馬上醒來。有一些儀器睡意還很濃。瑞士伯爾尼大學的科學家提供的兩臺質譜儀就出現了這種狀況。

在2014年4月1日,瑞士科學家嘗試將雙焦質譜儀(DFMS)打開。然而,這臺儀器只開了兩秒鐘,就因為溫度過低而再次休眠。當時儀器的溫度是零下30.4攝氏度,而程序要求儀器必須在零下30攝氏度以上才能開啟,就差了0.4攝氏度。還有一臺質譜儀的問題更加復雜,由于電腦程序多次出現錯誤,導致技術人員花了很多時間來解決。

又過了二十多天,這兩臺儀器終于能夠連續運行十幾個小時,科學家最終確認已經把它們喚醒了。

5月14日,歐洲空間局宣布“羅塞塔”探測器上的所有儀器都已經喚醒,處于待命狀態。這個時候探測器距離目標彗星大約還有1500萬千米。

再過不到三個月,歷時10年的太空探索劇將進入高潮。“羅塞塔”會到達67P/C-G彗星,環繞它飛行幾個月,然后釋放出名為“菲萊”的登陸器。由于彗星含有大量的冰,表面可能比較松散,引力也很小,所以一旦著陸,“菲萊”會發射一個類似魚叉的機構來將自己固定在彗星表面。

科學家們目前還沒有選定具體的著陸地點,但他們已經展望,“菲萊”發回的照片會非常奇異??梢栽O想一個人站在彗星表面會看到怎樣的景象,因為“菲萊”的相機視角跟人站在那里相當接近。

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