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00019版:观天下·环球眼

“菲莱”成功登陆彗星 人类航天史再翻新页

十年追星,为解亿年奥秘

  欧洲航天局彗星探测器“罗塞塔”在太空旅行十年,其分离的“菲莱”着陆器,于北京时间13日零时5分许确认成功登陆彗星。这是人造探测器首次登陆一颗彗星。

  十年追星梦圆,对于人类意义重大,因为它将有助于揭开太阳系形成的诸多奥秘甚至生命起源之谜。

站上彗星与地球对话

  德国当地时间12日17点05分(北京时间13日零时5分),位于达姆施塔特的欧洲空间局控制中心传来了阵阵欢呼声。负责此次“菲莱”着陆器投放的航天工程师们正式宣布了“菲莱”成功软着陆“67P/丘留莫夫-格拉希缅科彗星”(以下简称67P)的消息。“我们(的着陆器‘菲莱’)已经到达彗星表面,‘菲莱’正在与我们对话。它告诉我们,着陆器的起落架已经扎进彗星表层。可以说,它此时正坐在彗星表面,给我们传回数据。”

  于2004年3月2日发射的欧洲彗星探测器“罗塞塔号”在经过十年64亿公里的太空旅行之后,在今年8月6日进入“67P”的轨道。在环绕该彗星同轨道运行三个多月后,欧洲空间局于德国当地时间12日上午9点35分向该彗星投放“菲莱”着陆器。

  具体投放操作由德国航空航天中心负责,具有高风险性,稍有不慎,就有可能让这项耗资13亿欧元的空间探索项目功亏一篑。德国航空航天中心对此次投放过程进行了长达六个多小时的直播,“菲莱”于当天下午17点05分向达姆施塔特的控制中心传回了信号,这显示它已经在33分钟前软着陆。对此,德国航空航天中心的专家笛图斯解释说:“可以肯定的是,菲莱已经十分漂亮地软着陆,‘站稳脚跟’并开始与我们对话。就这点来说,我们已经达到第一步目标,可以说,我们今天书写人类航天史的新一页。”

菲莱创造人类新奇迹

  航天专家、《国际太空》杂志执行主编庞之浩评价说,“菲莱”创造了新的奇迹。

  庞之浩认为,此次登陆有几大难点。

  “人类探测器首次在彗星着陆,没有任何经验,距离又很远,风险极大。”他说,“67P”彗星距离地球超过5亿公里,通信延时长达28分20秒。

  同时,该彗星的形状很不规则。与大多彗星呈土豆状不同,“67P”的形状更像一只鸭子。这种独特形状给“菲莱”登陆造成了很大困难。为此,“罗塞塔”在今年8月6日到达“67P”附近后,就开始为“菲莱”寻找合适的着陆点。庞之浩说,“罗塞塔”在距离彗星100公里处挑选了5个着陆点,又在距离30公里处进行了更详细的探测,最终在“鸭头”上选择了名为“Agilkia”的J点作为首选,并在“鸭身”选择了C点作为备用。

  据了解,如果“菲莱”与“罗塞塔”分离失败的话,就会错过J点。等大约4个半小时后再次尝试分离,如果成功就向C点降落,还失败,就只能放弃登陆,继续组合飞行了。12日16时35分,两者按计划在距彗星22公里处分离,“菲莱”用相当于普通人慢走的速度,向J点自由“落”去。这是由于彗星上的引力大大低于地球引力,所有十分轻微的碰撞所产生的反弹力都有可能将“菲莱”弹回太空。

  然而要落准很困难。庞之浩说,“67P”不但在飞行,自身还在旋转,大约每12.4小时转一圈。“菲莱”花费7小时落在预定地点,误差不能超过一平方公里,对精度要求很高。

  降落过程中,“菲莱”按计划展开了三条着陆腿,让人们松了口气。如果着陆腿展开失败,可能导致它登陆时翻滚或反弹。不过这并非它面临的唯一风险,彗星表面的大石块,以及喷射出的气体和尘埃,都可能对登陆造成影响。

  即便避开上述风险,“菲莱”在落地瞬间还要防止被弹起。庞之浩说,“67P”的彗核直径只有4千米左右,引力很小,虽然“菲莱”与之接触时速度不足每秒1米,还是有可能反弹。

  为此科学家为三条着陆腿设计了缓冲减震功能,落地瞬间可以吸收大部分撞击能量。此外,“菲莱”顶部装有推进器,落地后点火将它“压”向彗星,同时“脚尖”伸出螺栓,“钉”入地面。

  但是问题来了。在“菲莱”与“罗塞塔”分离前,欧空局的科学家发现顶部的推进器坏掉了,这将使它“钉”在地面的计划泡汤。好在“菲莱”还有后招,在接触彗核的同时,它还会伸出一个叉钩,像船抛锚一样把自己固定在彗星表面。

遇充电难题菲莱休眠

  欧洲航天局15日清晨证实,由于电量不足,彗星着陆器“菲莱”已进入休眠。在此之前,它已传回所有实验数据。

  欧航局从其位于德国达姆施塔特的欧洲空间运转中心发布消息说,“菲莱”休眠前与地面控制人员进行了近两个小时通信,其间,它把登陆彗星后开展的所有实验数据传回了地球。

  欧洲中部时间15日凌晨1时36分(北京时间8时36分),“菲莱”与地面失去联系。欧航局表示,除非“菲莱”的太阳能电池板获取足够光照并转化成足够电力使“菲莱”苏醒,否则地面控制人员不可能再与“菲莱”建立联系。

  在休眠状态下,“菲莱”的所有实验设备和大部分系统会关闭。

  欧航局说,“菲莱”在“清醒”的最后两个小时里接受了地面控制人员指令,将机身旋转了35度,以将身上较大的太阳能电池板朝向阳光。

  “菲莱”此前传回的全景照片显示,它落在了一处峭壁的阴影中。科学家解释,这意味着“菲莱”在主电池电量耗尽后,无法从备用的太阳能电池获取足够能量。

  欧航局证实,“菲莱”登陆彗星后启动了其携带的所有科学设备,包括一个钻探设备,从彗星表面以下25厘米处取样。科学家们将研究“菲莱”传回的数据,以确认所有实验是否都已完成。

  “这台机器在艰难的环境下表现极好。‘菲莱’取得了难以置信的科学成功,我们为它感到万分骄傲。”着陆器项目主管斯特凡·乌拉迈克在一份声明中说。

  欧洲航天局13日说,数据分析结果显示,欧航局彗星着陆器“菲莱”前一天着陆时曾两次弹跳,即进行了三次着陆。

  乌拉迈克当天在位于德国达姆施塔特的欧洲空间运转中心介绍,“菲莱”登陆“67P”时曾发生两次弹跳,其中第一次弹跳持续大约两小时,因此,“菲莱”应该没有着陆在先前选定的最佳着陆点。

  据了解,“67P”彗星将于2015年8月13日达到近日点,届时由于温度过高,“菲莱”预计将被烧毁,并在烧毁之前传回彗星近日点的数据和图片供科学家们进一步研究。

  “罗塞塔”计划开始于1993年,前后耗资约13亿欧元。一些媒体把“罗塞塔”的探测任务形容为“一场赌注”。载有“菲莱”的彗星探测器“罗塞塔”2004年3月升空,经过总长超过64亿公里的太空飞行,终于在2014年8月,在距离地球4亿公里的太空追上正不断逼近太阳的彗星“67P”。

追星为解太阳系谜团

  今年8月6日,欧航局宣布,“罗塞塔”与“67P”实现“第一次亲密接触”,地点是距离地球4亿公里的太空;随后3个月,两者并肩飞行,“罗塞塔”从一旁观察彗星;“结伴而行”中,“罗塞塔”进一步探究彗星,并锁定了合适的着陆地点。

  不少人会有疑问,为什么选择这颗彗星?

  “67P”彗星诞生于46亿年前太阳系形成初期。欧洲航天局高级科学顾问马克·麦克科汉表示,彗星一般都远离太阳,其“生命”中最靠近太阳可能只有一次。“因此我们要选择一颗现在靠近太阳、但此前很久没有靠近太阳的彗星。”显然,“67P”符合这个条件。

  “罗塞塔”计划耗资约13亿欧元。花这么大价钱值得吗?

  “这绝对是值得的,”欧航局“罗塞塔”任务主管弗雷德·詹森说。他认为,“罗塞塔”项目将刷新人们对彗星的认识。

  迄今,“罗塞塔”已经动用多重“感官”了解“67P”。

  它7月曾对目标彗星拍照。照片显示,与许多人预想的不同,这颗彗星并不像个土豆,而更像一只鸭子,预示着“67P”可能由两颗彗星相撞而成。

  上月,“罗塞塔”自身携带的科学仪器发现,“67P”挥发化学成分的“气味”类似于臭鸡蛋和醋的混合。

  欧航局11日说,他们收集到了这颗彗星的“声音”,这种响声可能由其发射的粒子带电发出。

  科学家们期待,这一项目对彗星进行研究将有助于揭开太阳系形成的诸多奥秘。天文学家认为,彗星由太阳系诞生初期的物质组成,由于它们自身温度极低并置身于“天寒地冻”的宇宙空间,就像一个飞行的“冰箱”,保存着太阳系起源时的最原始物质,对它们进行研究将有助于揭开太阳系形成的诸多奥秘。

  欧洲航天局“罗塞塔”项目科学家马特·泰勒说,“罗塞塔(项目)正试图解答关于太阳系历史的一些宏大问题。婴儿时期的太阳系是什么样?它是如何演变的?在此过程中,彗星扮演着怎样的角色?彗星是如何运行的?”

  成功登陆后,“菲莱”将开展几周至几个月的工作,就地进行测量。庞之浩说,它随身搭载了十台仪器,这些仪器体积微小,总重仅26公斤,但功能很强。通过它们,“菲莱”将对彗星的物质成分、硬度、密度等进行探测及采样分析,同时拍摄图像。所获取的信息将先传给“罗塞塔”,再传回地球。

  庞之浩认为这些研究意义重大,他举例说,地球上的水也有可能来自彗星。因此对彗星的调查,有助于了解地球上的生命起源,还能了解太阳风的物理性质和化学成分等,最终目标是帮助人类解开数十亿年来太阳系的谜团。

  此外庞之浩说,今年6月“罗塞塔”就发现“67P”在不断喷射液体,喷射量相当于每秒钟2杯,大约100天能填满一个游泳池。这些物质是什么,彗星上还有哪些奥秘,这都要靠“菲莱”为我们解答。

  在“罗塞塔”之前,人类对彗星的探测多为飞近探测。此前唯一一次与彗星“亲密接触”的案例是美国“深度撞击”探测项目。“深度撞击”探测器2005年1月发射升空,当年7月释放撞击器击中一颗彗星,使人类首次得以窥见彗星内部物质。

  科学家们对“罗塞塔”探测项目同样寄予厚望。该项目取名自埃及罗塞塔石碑。这座石碑用象形文字揭开了古埃及的文明与历史。人们期待,“罗塞塔”项目也能如古老石碑一样向人类揭示更多的宇宙奥秘。

  (据新华社、央视)


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