“罗塞塔”：彗核探测的先行者

尹怀勤

从前，人们把彗星称为“扫帚星”，认为它是不祥之兆和灾难象征。而现在我们知道，彗星同八大行星以及众多小行星一样，也是太阳系家族的一类成员，只不过它们的轨道比较特殊而已。凡是绕日运行的彗星均被称为周期彗星，它们的轨道都是很扁的椭圆，可以提前算出其到达远日点和回归近日点的时间。

当彗星沿着自己的运行轨道接近太阳时，它即分为中央密实而明亮的彗核、雾状的彗发和长长的彗尾三个组成部分。由于彗星是太阳系最原始的天体，自太阳系诞生以来，它们几乎始终保持着形成初期的状况，一直储存着那时的重要信息，同时还可能携带孕育生命的种子，因此引起了人类的关注。此前，科学家们已用航天器从外层空间或就近交会对彗星进行探测研究。现在，欧空局的“罗塞塔”探测器又从沉睡中醒来，即将抵达目标彗星，并将首次在彗核登陆。

首访彗核

自1984年至20世纪末，人类已用多个航天器对5颗各具特征的彗星进行了探测、观测和拍摄，并获得了一批重要的数据资料，但共同缺点是没有把彗星物质带回地球，也没有直接着陆彗核进行研究。

直到2004年，美国的“星尘”号探测器在距地球约3.9亿千米处，成功实现了与“怀尔德”2号彗星近距离接触，用10个小时穿越了该彗星的彗发，捕获到了彗星尘埃样本并将其带回地球。而正在飞近目标彗星的“罗塞塔”探测器，则是对彗星彗核进行探测的先行者。

“罗塞塔”探测器由轨道器和名为“菲莱”的登陆舱两大部分组成。这两个名称取自于埃及的罗塞塔城和菲莱岛。两地分别出土了极具重要文化价值的石碑，近代学者通过对两块石碑上文字的研究，最终破解了已失传千年的古埃及象形文字的秘密。用其为探测器和登陆舱命名，意在寄希望于它们能够揭示太阳系诞生和生命来源的奥秘。

定位目标

“罗塞塔”探测器重约3吨，其轨道器上装备着12台科学仪器。登陆舱“菲莱”是个高约80厘米、直径100厘米的圆柱体机器人，携带着9台最新科学仪器。

“罗塞塔”探测器起先计划在2003年1月发射，于2011年11月开始对维尔塔宁彗星进行环绕探测，并于2012年7月释放登陆舱着陆彗核表面进行钻探研究。但由于火箭故障而错过了发射窗口，所以不得不放弃维尔塔宁彗星。最后选择的探测和登陆目标是丘留莫夫-格拉西缅科彗星。该彗星是1969年由苏联两位天文学家首次发现并命名的，其彗核直径约为4千米，呈橄榄形，在太阳系的飞行时速为13.5万千米，绕日运行的轨道周期为6.57年。

2004年3月2日，“罗塞塔”探测器终于发射升空，成功地进入了太空预定轨道，从而开始了追逐丘留莫夫-格拉西缅科彗星的长途征程。

“罗塞塔”沿着预设的追寻轨道飞驰10年时间方能与丘留莫夫-格拉西缅科彗星交会。在此期间，它于2005年3月、2007年11月和2009年11月前后3次飞近地球，并于2007年2月从火星身旁匆匆掠过，目的是借助这两颗行星的引力提升自己的飞行速度，以节省推进系统燃料。这种把行星当“跳板”以增速的做法，在飞向遥远天体的航天器上常被采用。2011年6月，当“罗塞塔”获得足够的速度后，科学家就开始让它进入冬眠状态，并最终陷入沉睡，以保存能源。

在漫长的旅途中，“罗塞塔”还顺路探测了从其近旁掠过的小行星，如斯坦小行星和鲁特西亚小行星。通过对小行星这类天体的研究，“罗塞塔”正在打开人类通往太阳系早期历史的窗口。它的探测成果将会帮助科学家更好地了解行星的起源与演变。

深空着陆

“罗塞塔”探测器已于2014年1月到达距离太阳约6.75亿千米的位置，此处正是丘留莫夫-格拉西缅科彗星轨道的远日点，从而能够实现两者的交会。为此，1月20日，欧空局控制中心负责操纵这枚探测器的科学家重新向它发出遥控指令将其唤醒。这枚探测器随后将进行一系列复杂的飞行动作来观测由岩石和冰构成的丘留莫夫-格拉西缅科彗星。具体地说，就是“罗塞塔”将于5月份到达距丘留莫夫-格拉西缅科彗星彗核几千米处，并在这一高度的轨道上环绕彗星运转，成为该彗星的人造卫星，并随着彗星逐渐向近日点飞行。在此期间，它将利用自己携带的科学仪器研究彗核表面的物质构成及其化学与物理变化，分析其电磁及引力等特征，并对密度越来越大的彗发中的气体和尘埃进行探测，还要绘制彗星图像，所获资料将及时传回地球。这种探测活动将持续28个月，直到2016年4月方才结束。

更重要的是，2014年11月11日，“罗塞塔”探测器将释放“菲莱”登陆舱，着陆于丘留莫夫-格拉西缅科彗星的彗核表面，成为首个在彗星上着陆的航天器。随即“菲莱”在彗核上进行取样分析，对其构成物质进行直接研究。这是迄今为止最具雄心的深空着陆计划。由于彗核引力很小，故而重为100千克的“菲莱”登陆舱在着陆时用不着制动和安全装置，就会落到彗核上，并要用叉钉将自身固定住。登陆舱将用携带的钻头，从彗核表面往下钻探，从而提取不同深度上的物质，并放入专门仪器中进行分析，辨别出矿物和同位素成分，重点寻找是否含有有机物，并用其他仪器研究彗核表面的强度、密度、温度等物理特性，还要用照相机对周围环境进行拍摄，然后将获得的各种结果通过“罗塞塔”轨道器传回地面控制中心。不言而喻，这种登陆研究和实地考察，极有助于破解太阳系形成之谜，将会揭开彗星构成的奥秘，解答地球上的水是否源自彗星的问题，从而深化人类对这类形迹诡异的天体的认识，并有可能在有关生命起源方面获得新的发现。如果证明彗星上物质组成足以促成生命的发端，或者说含有孕育生命的成分，那将完全可以令人相信，宇宙空间的很多地方都存在着生命，人类寻找地外生命的愿望总有一天会实现。

【责任编辑】庞 云endprint