羅塞塔破解彗星

司馬杭仁

在大英博物館的埃及展廳正中央，擺放著一塊被譽為鎮(zhèn)館之寶的大理石石碑，用圣書體、世俗體和古希臘文字記錄下公元前196年托勒密五世加冕一周年的歷史事件。這塊由拿破侖的軍隊占領埃及時偶得，后又被輾轉(zhuǎn)英軍，最終在1802年由大英博物館收藏的人類文明史上最著名的“羅塞塔”石碑，被認為是破解古埃及象形文字的關(guān)鍵?，F(xiàn)如今，“羅塞塔”被歐空局賦予了更加神圣的職責，要借由對彗星的研究，來破解太陽系生成的秘密。

2004年3月2日，“羅塞塔”彗星探測器發(fā)射升空。2011年6月進入“深度睡眠”，僅剩加熱裝置和鬧鐘系統(tǒng)繼續(xù)工作。由于動力系統(tǒng)不足以將其直接送往彗星，探測器采取借助地球和火星引力的方法，4次調(diào)整速度和軌道，迂回抵達目標彗星，這一過程耗時10年。今年1月20日，“羅塞塔”從“冬眠”模式中成功蘇醒。在啟動科學探測設備、導航設備，并進行自檢和調(diào)整后6個小時，它恢復了工作。通過自行校正，結(jié)束了休眠時期的緩慢旋轉(zhuǎn)狀態(tài)后，主天線對準地球，恢復與地球中斷了31個月之久的聯(lián)系。3月28日，“羅塞塔”攜帶的“菲萊”彗星著陸器也被成功喚醒。至此為完成籌謀10年的最終任務——于2014年8月6日追上67P/丘尤穆夫-杰拉西門克彗星而做好了所有準備。

追逐彗星的旅程

人類對于彗星的探測，首先開始于對著名的“哈雷”彗星的追逐。1984～1986年，各國先后發(fā)射了5顆“哈雷”彗星探測器，對其1986年的回歸進行探測。當時就有歐洲的“喬托”，并被認為在本次彗星探測浪潮中表現(xiàn)最為優(yōu)異。

“喬托”的突出表現(xiàn)在于其數(shù)據(jù)對研究哈雷彗星彗核起了重要作用?？扇祟惖牡?次大規(guī)模彗星探測均沒有直接登陸彗核進行研究，也沒有收集彗星物質(zhì)返回地球。不過新世紀發(fā)射的3個彗星探測器改變了這種局面。

先不說本次任務的主角“羅塞塔”將首次實現(xiàn)近距離繞彗星運行、首次伴彗星一起在接近太陽的過程中邊飛行邊觀測、首次在彗核表面軟著陸……2004年1月2日與懷爾德—2彗星交會的美國“星塵”號，就曾伸出“網(wǎng)球拍”狀“氣凝膠塵埃采集器”捕獲了彗星物質(zhì)粒子，并與2006年1月15日，攜帶懷爾德-2彗星樣本返回地球?，F(xiàn)有100名專業(yè)研究人員和上千名業(yè)余好者參與彗星塵埃的分析和研究，完整的分析可能要耗時10年。

2005年1月12日發(fā)射的美國“深度撞擊”同年7月4日首次撞擊了坦佩爾-1彗星。這次人類首次實際接觸彗星的空間活動，為的是造成彗星內(nèi)部物質(zhì)溢出，便于軌道器收集了彗星內(nèi)部物質(zhì)信息。2010年11月4日，“深度撞擊”軌道器從近距離掠過哈特利-2彗星時拍攝了彗星的罕見特寫圖像。

不過彗星探測之路也并不向上面寥寥數(shù)語描述地那么平坦。這路途中的困難不單有為了配合探測的時間地點而付出的長久等待和精密計算，還有付出了卻沒有回報的無奈。美國2002年7月3日發(fā)射的“彗核旅行”上天不久就與地面失去聯(lián)系。同樣，有所收獲的“深度撞擊”其實并沒有完全達到預期的效果。

為什么是彗星

曾被人描述為“臟雪球”的彗星生成于比海王星軌道還要遠的、環(huán)繞太陽運行、由神秘天體構(gòu)成的帶。當彗星在其環(huán)繞太陽運行的長途跋涉中向太陽系內(nèi)部飛行的時候，彗星上的冰受熱而融化，噴出氣體射流和糊狀碎片，于是人們在天空中看到典型的彗尾。

科學家們認為彗星上攜帶的遠古塵埃和冰，可以追溯到460億年前太陽系形成之初。彗星是太陽系形成時殘留下來的初始物質(zhì)，保留著原始信息，對研究太陽系形成和演化很有價值。

有科學家猜想彗星上窩藏著復合碳分子。在地球幼年時期受到太空巖石撞擊過程中，這些碳分子可能已經(jīng)在地球上“播種”了制造生命的化學積木塊，被地球的高溫高壓環(huán)境激活后，促使它形成復雜的分子。所以探測彗星有希望說明地球上生命的起源。

就像破解古埃及文明的重要一環(huán)——文字那樣，破解太陽系演變之謎的重任也落在了“羅塞塔”身上。向所有航天計劃一樣，“羅塞塔”要未雨綢繆，臥薪嘗膽，在太空孤獨遨游10年之久，還不算折磨。最痛苦地是發(fā)射之初即一波三折。原本最初的發(fā)射時間曾被安排在2003年1月。但由于發(fā)射前的1個月（2002年12月），歐洲新型阿里安-5火箭首次發(fā)射慘重失敗，“羅塞塔”被推遲到2004年。這次歐洲還是使用這種新型火箭在法屬圭亞那發(fā)射“羅塞塔”，發(fā)射時間窗口僅有20分鐘，可還是生生錯過了。也因此，“羅塞塔”將原定的探測目標“維爾塔寧”彗星，改為探測距地球5億千米的67P彗星，即1969年由蘇聯(lián)天文學家發(fā)現(xiàn)的“楚留莫夫-格拉西門克”彗星。

天文學家希望，通過“羅塞塔”對67P彗星及其塵埃的進一步，能夠得到有關(guān)太陽系早期歷史的更多線索以及彗星是否在向地球傳播水和基礎生命物質(zhì)的過程中扮演了一個重要角色的解答。

羅塞塔的秘密武器

“羅塞塔”由14個歐洲國家及美國的50余家公司參與，項目主承包商為歐洲阿斯特里姆公司。

價值10億美元的“羅塞塔”曾3次飛過地球，2007年進行火星借力飛行，2008年9月飛越2867號小行星，2010年7月飛越21號小行星“魯特西亞”（司琴星），2011年6月進入自旋穩(wěn)定的“休眠”模式。之所以選在今年初被喚醒，是為了正式開始其核心探測任務。8月進入圍繞該彗星運行的軌道，開始對其表面進行為期兩個月的繪圖，探測其引力、質(zhì)量、形狀和大氣等。這些，前輩都做過的事情，還不足以讓這個探測器頭頂“羅塞塔”的光環(huán)。

作為開啟太陽系起源之謎的利器，“羅塞塔”的秘密武器其實在于它身背“菲萊”著陸器。是的，人類的探測器要在直徑在3～5千米之間的彗核上登陸。就在今年11月，“羅塞塔”將向彗星表面的著陸地點投放100千克重的碳纖維結(jié)構(gòu)“菲萊”著陸器。在彗星冰蓋上，3條腿的“菲萊”將拋下“魚叉”狀的錨，來固定自己。這個微型實驗室負責探測其表面和表層以下的物質(zhì)成分、硬度和密度，這將是航天器首次登陸彗星，也是一次從沒有嘗試過的危險實踐。如果登陸成功，“菲萊”還將拍攝彗星于2015年到達近日點時的圖片，并通過“羅塞塔”傳回地球。在此期間，釋放了著陸器的“羅塞塔”軌道器會伴隨著67P彗星逐漸接近太陽。1年后，“羅塞塔”將完成使命，回到地球附近。整個彗星探測任務將歷時10～11年。

責任編輯：武瑾媛