羅塞塔號:可以成為偶像的探測器,它的偶像是彗星

「你們的偶像都是明星，而我的偶像是一顆衛星。」

看過《後會無期》電影或者預告片的人應該會記得這麼一句臺詞，對於許多人來說，浩瀚的星空會比光鮮的明星們更有吸引力。

我的偶像是一顆探測器

科學家從上世紀 70 年代開始討論彗星探測項目。在 1986 年哈雷彗星來臨時，曾有一群國際太空探測器被送去探測彗星系統，其中最重要的是歐洲航天局非常成功的喬託號。在探測器傳回大量豐富有價值的科學資料後，明顯地需要增加更多探測器以了解複雜的彗星成份以及解決新增加的問題。最終 1993 年項目獲批，這個歐洲空間局組織的無人太空船計劃名為羅塞塔號（Rosetta）。這個宏大而深遠的項目耗資 13 億歐元（約合 17.4 億美元，107 億人民幣）。

2004 年 3 月 2 日格林威治時間 07:17，羅塞塔號正式發射，研究 67P/楚留莫夫－格拉希門克彗星（67P/Churyumov-Gerasimenko）。羅塞塔號由兩個主元件組成：羅塞塔探測器及菲萊登陸器。探測器以羅塞塔石碑為命名，希望此任務能幫助解開行星形成前的太陽系的謎。登陸器以尼羅河中小島的名字菲萊命名，有一塊方尖碑在那裡被發現且協助解讀羅塞塔石碑。

十年之後，格林威治時間 8 月 6 日 9 時 29 分（北京時間 17 時 29 分），羅塞塔號彗星探測器成功進入環繞 67P/楚留莫夫－格拉希門克彗星的軌道。雖然其他太空飛行器也曾短暫接近過彗星，但羅塞塔號彗星探測器是首次進入彗星的近距離軌道，更令人鼓舞的是，該太空飛行器還計劃最大限度地接近彗星，並對其進行數月的仔細研究。

羅塞塔飛船主體是一個 2.8×2.1×2.0 米的結構體，其頂端安裝科學載荷，而底部則安裝其他輔助分系統。飛船上還安裝有一臺直徑 2.2 米的高增益通訊天線，而在相反的另一面則搭載著著陸器 「菲萊」。

歐洲航天局局長 Jean-Jacques Dordai 對羅塞塔號彗星探測器成功進入環繞 67P/楚留莫夫－格拉希門克彗星的軌道感到非常興奮：

「我們很高興地宣布，我們到了！」

他表示，為了與 67P/楚留莫夫－格拉希門克彗星（67P/Churyumov-Gerasimenko）會合，羅塞塔號在這 10 年的時間裡飛行了 40 億英裡（約合 64 億公裡），期間 5 次飛過太陽附近，3 次在引力助推下飛回地球，1 次飛躍火星。

2007 年 2 月 25 日，羅塞塔號安排了一次低高度通過火星，因為第一次發射被拖延了一年而必須修正軌道。這並不是沒有風險的，因為估計飛越高度僅僅只有 250 公裡。

此外，因為太空船在火星的遠端，在那裡它將有 15 分鐘無法接收到任何太陽光，不能使用太陽能板。所以太空船因此將進入待命模式，不可能進行通訊，必須靠並不是為了這個工作設計的電池飛行，因此這項火星附近的調動被暱稱為 「十億美元的賭博」。

探測器的偶像是一顆彗星

67P/楚留莫夫－格拉希門克彗星繞太陽一周需要 6 年半，最終將遠離木星，羅塞塔將和這顆彗星開展為期一年的共同旅程。

在此期間，羅塞塔發送的一個探測器將嘗試登陸彗星表面，這是一個風險極高的前所未有的任務。目前，羅塞塔號已經發回了不少 67P/楚留莫夫－格拉希門克彗星的近距離照片：

羅塞塔號傳回的圖片顯示，目標彗星的彗核直徑大約 2.5 英裡（約合 4 公裡），由兩部分和一個 「脖子」 組成，科學家稱，彗星的形狀就像一隻鴨子。

彗星表面似乎顏色較深、布滿塵埃，不是潔淨的冰層。彗星上有懸崖、平地、巨型裂隙等地形特徵。隨著目標彗星越來越接近太陽，羅塞塔還會給人們帶來更多驚喜。屆時高熱將使彗星冰核融化，產生明亮的光暈以及由鐵和塵埃組成的長長彗尾，預計羅塞塔將拍下整個壯麗的變化過程，這可能是人類最近距離地通過科技手段觀測彗星變化。

目前，羅塞塔號相對彗星的運行速度與一個行人的走路速度差不多，即約每小時兩英裡（3.2 公裡）。此時它與彗星之間的距離已經不到 60 英裡（約合 96 公裡）。根據其官方網站顯示的示意圖，在浩瀚的宇宙中，羅塞塔號和彗星幾乎匯合成了一個點。

當然，羅塞塔號的主要任務不是為了去觀光，花費 13 億歐元的項目背後肯定還有著非常宏大的科學研究目的。歐洲航天局高級科學顧問 Mark McCaughrean 解釋了羅塞塔號成功入軌和該計劃的意義所在：

「今天，羅塞塔號探測器到達距離目標彗星 100 公裡的地方。可以這麼說，今天才開啟了真正的科學任務。因為現在我們可以開始測量一些東西，去真正地分析彗星，了解它的歷史、它在太陽系中處於什麼位置、它是由哪些物質構成的。我們可能會破解一些奧秘，來回答多個問題，例如有關太陽系的形成、地球上水的來源甚至是生命的起源。」

在地球的早期，由於溫度過高，水無法通過典型的化學過程形成，一些科學家認為，彗星上的冰可能為地球提供了流動的水。為了更加清楚地闡明這個問題，羅塞塔號搭載的設備將對彗星上的水進行分析，看看這顆彗星上水的同位素組成是否和地球上的水一樣。

另外一種理論認為，彗星可能同樣攜帶有生命形成的早期物質，例如胺基酸，胺基酸可以形成蛋白質。這或許能解釋生命的起源問題。

2009 年，美國一架宇宙飛船在一顆彗星上發現了甘氨酸，這是第一項這樣的發現。羅塞塔號搭載的設備將檢查 67P/楚留莫夫－格拉希門克彗星表面是否存在任何此類有機物質，以及這些物質和地球類似物質有何不同。

羅塞塔和菲萊怎麼 「追星」？

因為事關非常精密的科研任務，羅塞塔號探測器和菲萊號登陸器有著非常多的科研儀器在身上。根據新浪科技的整理得知，除了一臺主發動機之外，羅塞塔飛船上還安裝有多達 24 臺小型姿控發動機，每臺可以提供約 10 牛頓的小推力。

而為了達成科學考察目的，羅塞塔飛船上一共搭載了 11 臺科學設備，包括：

• 　　ALICE——紫外成像光譜儀，用於彗發與彗尾的氣體成分分析，彗核水汽與二氧化碳/一氧化碳產生率觀測，並協助判定彗核成分；
• 　　CONSERT ——彗核探測與無線電通訊實驗，藉助無線電在彗核表面的反射/散射信號特性，研判彗核內部結構；
• 　　COSIMA——彗星二次離子質譜儀，分析彗核釋放出的塵埃顆粒性質，包括判別其物質成分，以及是否含有有機物；
• 　　GIADA——顆粒碰撞分析儀/塵埃採集器，用於測量塵埃顆粒的數量，質量，動量與速度，分布狀況等信息；
• 　　MIDAS——微成像塵埃分析系統，分析彗星周圍的塵埃環境，包括塵埃數量，大小，分布，形態等等；
• 　　MIRO——羅塞塔軌道器微波設備，用於判定主要氣體豐度，彗核表面排氣率，以及彗核淺地表溫度；
• 　　OSIRIS——光學，光譜與紅外遙感系統，擁有廣角/窄角相機，可以獲取高解析度彗核圖像；
• 　　ROSINA——羅塞塔軌道器離子與中性粒子光譜儀，包含兩臺探測設備，可以對彗星的大氣/離子層進行考察；
• 　　RPC——羅塞塔飛船等離子體科學包，包括 5 臺設備，對彗發進行分析，並監測彗星與太陽風粒子間的相互作用；
• 　　RSI——無線電科學實驗，利用無線電信號頻率偏移測量彗核的質量與引力場參數，反演彗核內部結構與密度狀況，並進行軌道測定和彗發研究；
• 　　VIRTIS——可見光與紅外熱成像光譜儀，研判彗核固體物質成分，並測量地表溫度，並幫助選取著陸器的著陸位置。

如前所述，羅塞塔飛船上還攜帶有一顆重約 100 公斤的小型著陸器，名為菲萊（Philae）。在今年的 11 月份，這艘著陸器將會與母船分離，並使用特殊的 「魚叉」 三足固定系統著陸彗星表面。這將是人類歷史上首次著陸一顆彗星的表面。

菲萊上一共安裝了 9 臺科學設備，設備總重約 21 公斤。另外它還攜帶了鑽探設備，用於在彗核表面進行鑽探取樣，這 9 臺科學載荷包括：

• 　　APXS——阿爾法粒子-X 射線光譜儀，它將會被置於距離地面僅 4 釐米左右的位置上，探測物質的阿爾法粒子/X 射線輻射特徵，從而分析其地表元素成分；
• 　　CIVA——全景相機，其一共包括 6 臺完全相同的小型相機，用於拍攝彗核地表的全景圖像，另外還包括光譜儀，用於分析從彗核地表獲取樣品的成分，結構以及反照率分析；
• 　　CONSERT——彗核探測與無線電通訊實驗，藉助無線電在彗核表面的反射/散射信號特性，研判彗核內部結構；
• 　　COSAC——彗星取樣與成分分析儀，通過元素與分子信息分析彗星上複雜有機分子；
• 　　PTOLEMY——演化氣體分析儀，用於對較輕元素的同位素分析；
• 　　MUPUS——地表與次地表多功能科學包，測量彗核表面的密度，熱量與機械性質；
• 　　ROLIS——羅塞塔著陸器成像系統，這是一臺 CCD 相機，用於在著陸彗核的過程中拍攝高解析度圖像，並拍攝其他設備取樣區域的高清圖像；
• 　　ROMAP——羅塞塔著陸器磁強計/等離子體監測儀，用於研究彗星磁場以及彗星/太陽風相互作用機制；
• 　　SD2——取樣與分發設備，可以鑽探進入彗核地下最深 20 釐米，並自動向不同分析設備進行樣品分發；
• 　　SESAME——表面電性與聲學監測裝置，測量彗核以及彗核周圍空間的聲學與電學性質。

緊接著文章開始的臺詞是：

「旅行者一號，1977 年發射，歷經 36 年，終於衝出了太陽系，進入外太空的星際空間。它這樣孤獨的漂流，只為了去未知的世界看一眼。」

羅塞塔號探測器也是類似，它以每秒 15 公裡的速度飛馳而去，也是為了一個簡單而偉大的目標，還好，等著它的，是一顆璀璨的彗星，還好，它們已經相遇。

 

題圖來自：universetoday

配圖來自：ladepeche，esa，rosetta.esa