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人类探索太空新里程!探测器首次登陆彗星

2020-01-05433观看

人类探索太空新里程!探测器首次登陆彗星

67P彗星目前距离地球4.05亿公里,大约处于木星和火星轨道的中间位置。2004年2月26日,欧洲太空总署「罗塞塔号」探测器在法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。「罗塞塔号」自重达3吨,携带了一颗重约100公斤的小型着陆器「菲莱号」,其任务就是追赶67P彗星,并将「菲莱号」送上彗星表面,整个项目耗资大约10亿美元。

降落难度高成功机率仅¾

先前,计划的主持人詹森(FredJansen)表示,「菲莱号」成功登陆的机率约为75%;考量到整个计划投入的时间、心力与金钱,这不算是一个很高的数字。美国航太总署(NASA)2001年便曾成功让探测器登陆433爱神星(Eros),但「菲莱号」是人类史上首个登陆彗星的尝试。有多个原因让登陆计划困难重重。

与小行星不同,彗星很大成分是水结成的冰,会持续散发灰尘与气体,本质上并不稳定。受到太阳加热时,蒸发的速度会变快;这有可能损坏「菲莱号」与「罗塞塔号」。

人类探索太空新里程!探测器首次登陆彗星

其次,彗星67P以每小时6万6000公里的速度飞行,长约4公里,宽3.5公里,表面布满断崖、斜坡、坑洞与大石块。当科学家在7月得知表面情况时,有些人认为登录将不可能成功。但在排除多个危险地区后,科学家最后选定一个大小仅1平方公里的地区作为登陆点,命名为「阿吉奇亚」(Agilkia)。这是尼罗河中的一个小岛,伊西丝(Isis)神庙所在地;此神庙先前位于菲莱岛上。

如果「菲莱号」在这之外的地区降落,就更可能翻倒。科学家的计算必须极其精準,彗星形状奇异的重力场、蒸发的水与灰尘都必须纳入考量。在脱离罗塞塔号时,仅仅1吋的误差,也可能使降落位置差了250公尺之大。甚而,由于降落过程远在地球5亿公里之外,罗塞塔与菲莱必须自动完成整个过程;这个程序一旦开始,远在德国达姆施塔特(Darmstadt)的科学家们毫无调整的机会。

再者,小彗星上的重力十分微弱,太空人一跳就可跃出其重力範围。为了确保菲莱号能稳稳抓住彗星表面,它的三支脚架上备有冰钻,以及类似鱼叉的固定锚,要在触地时发射、抓紧彗星67P。固定锚仅有一次发射机会,无法收回再射一次。

可能揭露太阳系与地球生命的重要信息

彗星是太阳系在行星形成时期,残余下来的冰冷遗迹。科学家估计,彗星大约形成于45亿年前,它们有如时光胶囊,保存了太阳系的极早状态,可以让我们更了解当时太阳系的组构情况。除了改良科学家的太阳系模型,另一项最令人期待的资讯是,彗星可能可以提供地球生命起源的决定性证据。

人类探索太空新里程!探测器首次登陆彗星
菲莱号拍下的彗星影像(美联社/欧洲太空总署)

科学家已经知道,彗星上带有胺基酸,这是细胞组成的一种关键成分。如果能在彗星上发现关键的胺基酸与水,就能更加了解地球上的生命是否来自数十亿年前的彗星撞击,带来了必要的水与有机分子。这将进一步确认地球生命确实来自太空,也能更了解一颗星球如何变得适于人居。

推进器与固定锚故障

12日时,登陆器「菲莱号」未能完全甦醒,于是科学家将它重新开机。但在菲莱号成功脱离罗塞塔号后,科学家们发现它的后端推进器发生问题。这个推进器的功能是在「菲莱号」触地时,协助它以鱼叉及冰钻固定自己,以免被后座力弹回太空里。更惨的是,固定锚也没有成功发射,因此「菲莱号」着地后弹了起来,然后才又落回彗星表面。

此外,科学家也在致力解决登陆器通讯间断的问题;但这对整个任务的影响较小。詹森说,「20年前,我们想在一个一无所知的彗星上降落。这当然会有风险。」投入计划18年的罗赛塔飞行任务总监艾可马佐(AndreaAccomazzo)也表示,「探索总是伴随着风险。如果不想承担风险,一开始就不应该投入探索。」

约有64小时蒐集资讯

「菲莱号」上载有10个器材,分别蒐集诸如光线、电磁与热度等资料;在上方飞行的罗赛塔也有11个侦测仪器。菲莱号将能传回人类前所未见的图像,并往彗星地表下钻、取得样本以进行分析。

虽然「菲莱号」现有电力大概只能维持64小时运作,但这段时间以足够蒐集大量丰富资料。「菲莱号」上的太阳能板,也可支援每天约1小时的电力运作,延续约5个月。

未来挑战与结局

彗星67P每6.45年绕太阳一圈,当它越来越靠近太阳时,释放的灰尘与气体也会越来越多。这可能会伤害到停在上头的菲莱号,与一同飞行的「罗塞塔号」。当彗星67P明年8月13日来到最靠近太阳的近日点时,上升的温度也可能会损害「菲莱号」。

依照计划,在「菲莱号」停止运作后,它将会永远停留在彗星67P上。「罗塞塔号」在2年内也会继续跟着它飞行,直到功能停止。科学家已安排「罗塞塔号」在停止运作后,也会降落于彗星上,与「菲莱号」再度重聚。

来自「菲莱号」着陆器设备的首批数据已经传输至设于法国圭亚那库鲁航天中心。初步照片显示,彗星表面充满大量石块、岩壁和凹坑,地表还升腾着气流和尘埃。在接下来的两天半时间内,「菲莱号」将充分利用电池电量采集数据和展开科学实验。科学家认为,此次在彗星表面的近距离研究将有助于人类理解太阳系形成的原理。

 

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