登陆彗星 菲莱谱传奇

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罗塞塔彗星轨道器,经过2个月对67P彗星表面的绘图,探测其引力、质量、形状和大气等,以及挑选着陆地点后,将在今年11月11日,向67P彗星的彗核投放其所携带的世界第一个彗星着陆器菲莱。菲莱着陆后,将在其表面进行考察,对该彗星核以及彗星射出的气体、尘埃进行详细研究,以帮助弄清与太阳系形成和生命起源相关的奥秘,帮助科学家们进一步了解彗星的性质和组成。预计,这项探测任务将于2015年12月结束。
  人類對彗星的探測歷程
  至今,人类已开展过两次大规模发射彗星探测器的活动,第一次是在20世纪80年代,第二次是从1999年到现在。从技术上讲,第二次与第一次相比发生了质的飞跃,对世界范围内的其他空间探测也有巨大的推动作用。
  1984-1986年,全世界先后发射了5个哈雷彗星探测器,目的是对著名的哈雷彗星回归进行探测。但是这次大规模彗星探测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。
  2004年3月2日发射的欧洲罗塞塔首次实现了近距离绕彗星运行、首次伴彗星一起在接近太阳的过程中边飞行边观测。
  2005年1月12日发射的美国深度撞击用于探测彗核内部与其表面之间的不同。这是人类第一个实际接触并探索彗星的空间活动。2010年11月4日,深度撞击轨道器又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,成为首个近距离造访2颗彗星的探测器。
  2006年1月15日,美国星尘返回舱首次携带怀尔德-2彗星样本返回地球。星尘于2004年1月2日与怀尔德-2彗星交会,并捕获了彗星物质粒子。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。
  兩器各顯神通
  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。它的起飞重量3000千克,由罗塞塔轨道器和菲莱着陆器组成。轨道器用于分析彗星的物理和化学构成及其电磁和引力等特性;着陆器装有用于取样和就地研究分析的探测仪器。
  罗塞塔轨道器为长方体结构,尺寸为2.8米×2.1米×2.0米;主推进系统采用24台10牛双组元推力器;双太阳电池翼的总面积为64平方米,每个太阳电池翼由5块太阳电池板构成,可旋转180度,功率在距离目标彗星3.4AU处为850瓦,距离该彗星5.25AU处为395瓦;顶部的有效载荷舱安装了总质量165千克的有效载荷,侧面安装了1副直径2.2米的可控高增益天线。
  着陆器菲莱的名字是由一个15岁的意大利女孩提出的,这个女孩在欧洲年轻人命名探测器的竞争活动中胜出。菲莱大小如同一个电冰箱,由1块基板、1个仪器平台和1个多面体夹层组成,所有结构采用碳纤维。实际上,菲莱是一个微型实验室,装备了10种总质量为26千克探测设备,这些设备将用于对彗核表层以下的物质取样,并把拍到的照片通过罗塞塔传回地面控制中心。这些设备标志着欧洲对太空研究的全新战略思路和设计理念。
  成功探測彗星的關鍵點
  罗塞塔将于2014年11月11日向彗星表面投放100千克重的菲莱着陆器,它落在彗星冰盖上并进行化学检测。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,该着陆器将在彗星表面采集样品,并拍摄与67P彗星一起于2015年8月到达近日点时的图片。2014年8月至2015年底,罗塞塔会伴随着67P彗星逐渐接近太阳,从而探测在太阳光的加热作用下彗星生成的气体和尘埃(即彗发),并对彗星的重力场、质量和外形等进行全面的探测。科学家希望通过罗塞塔的工作,对这些神秘的冰冻天体有更多的了解,这或许对揭开太阳系早期环境的谜题有所帮助。2015年12月,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。
  这次对彗星的探测能否成功,第一个关键点是,要看菲莱能否在彗星表面成功着陆。菲莱装在罗塞塔轨道器的侧面,着陆时采用腿式缓冲机构。由于该彗星的引力很小,当着陆器在彗星表面着陆时要防止被弹出去。科学家们将使菲莱减速后缓慢自然降落,速度是1米/秒。即使是这样,仍旧像人在行走时撞上墙一样,所以着陆器有3条“腿”,在与彗核接触瞬间3条腿可以吸收掉大部分撞击功能,起到缓冲作用。一旦同彗核接触,立即伸出一个类似“鱼叉”的叉钩,将自己固定在彗核表面。这就像停靠港口的航船抛锚一样。
  另一个关键点是罗塞塔可以获得多少太阳能。在飞行中,它要展开一对14米长的太阳电池翼,并能够在极低温的状态下吸收微弱的太阳能。菲莱也必须调整好太阳能电池板,因为着陆后它就必须依靠太阳能发电维持工作。但它身处碎屑喷射的环境下,太阳电池板将很容易被尘埃覆盖而影响发电效率。
  菲莱考察的最短时间为几星期,但也可能会持续数月。在菲莱着陆器失效后,罗塞塔轨道器将继续跟随彗星运动。如果菲莱着陆器能够成功在彗星着陆,它将在空间探测领域创造新奇迹。

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