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罗塞塔破解彗星

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在大英博物馆的埃及展厅正中央,摆放着一块被誉为镇馆之宝的大理石石碑,用圣书体、世俗体和古希腊文字记录下公元前196年托勒密五世加冕一周年的历史事件。这块由拿破仑的军队占领埃及时偶得,后又被辗转英军,最终在1802年由大英博物馆收藏的人类文明史上最著名的“罗塞塔”石碑,被认为是破解古埃及象形文字的关键。现如今,“罗塞塔”被欧空局赋予了更加神圣的职责,要借由对彗星的研究,来破解太阳系生成的秘密。

2004年3月2日,“罗塞塔”彗星探测器发射升空。2011年6月进入“深度睡眠”,仅剩加热装置和闹钟系统继续工作。由于动力系统不足以将其直接送往彗星,探测器采取借助地球和火星引力的方法,4次调整速度和轨道,迂回抵达目标彗星,这一过程耗时10年。今年1月20日,“罗塞塔”从“冬眠”模式中成功苏醒。在启动科学探测设备、导航设备,并进行自检和调整后6个小时,它恢复了工作。通过自行校正,结束了休眠时期的缓慢旋转状态后,主天线对准地球,恢复与地球中断了31个月之久的联系。3月28日,“罗塞塔”携带的“菲莱”彗星着陆器也被成功唤醒。至此为完成筹谋10年的最终任务――于2014年8月6日追上67P/丘尤穆夫-杰拉西门克彗星而做好了所有准备。

追逐彗星的旅程

人类对于彗星的探测,首先开始于对著名的“哈雷”彗星的追逐。1984~1986年,各国先后发射了5颗“哈雷”彗星探测器,对其1986年的回归进行探测。当时就有欧洲的“乔托”,并被认为在本次彗星探测浪潮中表现最为优异。

“乔托”的突出表现在于其数据对研究哈雷彗星彗核起了重要作用。可人类的第1次大规模彗星探测均没有直接登陆彗核进行研究,也没有收集彗星物质返回地球。不过新世纪发射的3个彗星探测器改变了这种局面。

先不说本次任务的主角“罗塞塔”将首次实现近距离绕彗星运行、首次伴彗星一起在接近太阳的过程中边飞行边观测、首次在彗核表面软着陆……2004年1月2日与怀尔德―2彗星交会的美国“星尘”号,就曾伸出“网球拍”状“气凝胶尘埃采集器”捕获了彗星物质粒子,并与2006年1月15日,携带怀尔德-2彗星样本返回地球。现有100名专业研究人员和上千名业余好者参与彗星尘埃的分析和研究,完整的分析可能要耗时10年。

2005年1月12日发射的美国“深度撞击”同年7月4日首次撞击了坦佩尔-1彗星。这次人类首次实际接触彗星的空间活动,为的是造成彗星内部物质溢出,便于轨道器收集了彗星内部物质信息。2010年11月4日,“深度撞击”轨道器从近距离掠过哈特利-2彗星时拍摄了彗星的罕见特写图像。

不过彗星探测之路也并不向上面寥寥数语描述地那么平坦。这路途中的困难不单有为了配合探测的时间地点而付出的长久等待和精密计算,还有付出了却没有回报的无奈。美国2002年7月3日发射的“彗核旅行”上天不久就与地面失去联系。同样,有所收获的“深度撞击”其实并没有完全达到预期的效果。

为什么是彗星

曾被人描述为“脏雪球”的彗星生成于比海王星轨道还要远的、环绕太阳运行、由神秘天体构成的带。当彗星在其环绕太阳运行的长途跋涉中向太阳系内部飞行的时候,彗星上的冰受热而融化,喷出气体射流和糊状碎片,于是人们在天空中看到典型的彗尾。

科学家们认为彗星上携带的远古尘埃和冰,可以追溯到460亿年前太阳系形成之初。彗星是太阳系形成时残留下来的初始物质,保留着原始信息,对研究太阳系形成和演化很有价值。

有科学家猜想彗星上窝藏着复合碳分子。在地球幼年时期受到太空岩石撞击过程中,这些碳分子可能已经在地球上“播种”了制造生命的化学积木块,被地球的高温高压环境激活后,促使它形成复杂的分子。所以探测彗星有希望说明地球上生命的起源。

就像破解古埃及文明的重要一环――文字那样,破解太阳系演变之谜的重任也落在了“罗塞塔”身上。向所有航天计划一样,“罗塞塔”要未雨绸缪,卧薪尝胆,在太空孤独遨游10年之久,还不算折磨。最痛苦地是发射之初即一波三折。原本最初的发射时间曾被安排在2003年1月。但由于发射前的1个月(2002年12月),欧洲新型阿里安-5火箭首次发射惨重失败,“罗塞塔”被推迟到2004年。这次欧洲还是使用这种新型火箭在法属圭亚那发射“罗塞塔”,发射时间窗口仅有20分钟,可还是生生错过了。也因此,“罗塞塔”将原定的探测目标“维尔塔宁”彗星,改为探测距地球5亿千米的67P彗星,即1969年由苏联天文学家发现的“楚留莫夫-格拉西门克”彗星。

天文学家希望,通过“罗塞塔”对67P彗星及其尘埃的进一步,能够得到有关太阳系早期历史的更多线索以及彗星是否在向地球传播水和基础生命物质的过程中扮演了一个重要角色的解答。

罗塞塔的秘密武器

“罗塞塔”由14个欧洲国家及美国的50余家公司参与,项目主承包商为欧洲阿斯特里姆公司。

价值10亿美元的“罗塞塔”曾3次飞过地球,2007年进行火星借力飞行,2008年9月飞越2867号小行星,2010年7月飞越21号小行星“鲁特西亚”(司琴星),2011年6月进入自旋稳定的“休眠”模式。之所以选在今年初被唤醒,是为了正式开始其核心探测任务。8月进入围绕该彗星运行的轨道,开始对其表面进行为期两个月的绘图,探测其引力、质量、形状和大气等。这些,前辈都做过的事情,还不足以让这个探测器头顶“罗塞塔”的光环。

作为开启太阳系起源之谜的利器,“罗塞塔”的秘密武器其实在于它身背“菲莱”着陆器。是的,人类的探测器要在直径在3~5千米之间的彗核上登陆。就在今年11月,“罗塞塔”将向彗星表面的着陆地点投放100千克重的碳纤维结构“菲莱”着陆器。在彗星冰盖上,3条腿的“菲莱”将抛下“鱼叉”状的锚,来固定自己。这个微型实验室负责探测其表面和表层以下的物质成分、硬度和密度,这将是航天器首次登陆彗星,也是一次从没有尝试过的危险实践。如果登陆成功,“菲莱”还将拍摄彗星于2015年到达近日点时的图片,并通过“罗塞塔”传回地球。在此期间,释放了着陆器的“罗塞塔”轨道器会伴随着67P彗星逐渐接近太阳。1年后,“罗塞塔”将完成使命,回到地球附近。整个彗星探测任务将历时10~11年。