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十年远航胜利!人类探测器成功着陆彗星 探索生命起源

来源:科技世界网   时间:2014-11-20   阅读量:53

  登陆彗星是欧洲航天局20多年来最伟大的成就,20年来欧洲航天局投入14亿欧元,整个航程为期10年之久。欧洲人长期以来已习惯于为美国、俄罗斯、中国甚至印度的航天新成就而惊叹,如今的成果证明了欧洲航天团队的专业能力,欧洲航天局和法国国家空间研究中心有理由感到自豪。

  【欧洲“菲莱”探测器成功着陆彗星 开始生命起源的探索】

  飞越64亿公里 人类探测器首次登陆彗星

  欧洲宇航局“罗塞塔”彗星探测器携带的彗星着陆器“菲莱”号(Philae)已成功着陆。这是人类首个成功着陆彗星的登陆器,而“罗塞塔”则是人类首个近距离环绕彗星飞行的航天器。

  经过长达7小时的尝试,“菲莱”号登陆器成功降落在“67P/丘留莫夫-格拉西缅科”彗星表面。据悉,“菲莱”号着陆后将展开探测,分析彗星表面化学结构,探察是否有机碳分子或水等能孕育生命的物质存在,有可能成功携带水样本返回,以印证外层空间星体撞击地球带来生命的学说。

  据欧航局透露,科学家在检测着陆器健康状况时发现其推进器无法启动。因此,“菲莱”着陆时只能靠三条腿上的冰螺栓和随身携带的“鱼叉”装置将自己固定在引力较小的彗星上。科学家们现正着手解决这一问题。

  彗星之所以是重要的探索目标,是因为组成彗星的岩石和冰块是在46亿年前形成。菲莱号的首席科学家Jean-Pierre Bibring表示,“彗星的美丽在于保存了太阳系形成的秘密。”作为生命基石的复杂分子可能保存在67P的冰块里。菲莱号可以满功率运行超过60小时,使用机载的10部仪器做相关研究。如果着陆地点不是在阴影里,那么菲莱号的太阳能电池板将对其进行充电。

  罗塞塔项目耗资14亿欧元,将伴随67P彗星绕太阳旋转,同时收集和传输数据传回地球,这无疑会返回很多该彗星表面的珍贵资料。2015年8月将与彗星飞抵近日点,2015年12月时其使命将会结束。

  这一天,科学家已等了10年

  着陆成功意味着人造探测器首次登陆一颗彗星。为了这一天,欧航局科学家已经等了10年多的时间。

  高空拍摄照片显示,67P的形状并不规则,看上去像一只橡皮鸭。经反复研究“罗塞塔”传回的图像及数据信息,研究人员选定在彗星的头部位置投放“菲莱”。

  菲莱号目前射出了固定装置,欧洲航天局官员表示,虽然我们知道它在彗星表面上,但它可能只是“漂浮”在那里。该小组目前正在寻找方法来重新发射固定装置,以确保它停留在表面上。基于菲莱触动起落架的压力来看,降落过程很顺利。

  在此之前没有任何空间飞行器利用可控方式软着陆过彗星。美国航空航天局曾在2005年对彗星进行过深度撞击探测以找出彗核的组成部分。但当时只需以高速撞击上去即可,软着陆的难度要大的多。

  罗塞塔号在2004年发射,然后绕地球轨道飞了三圈,用地球的引力作为助力来达到追赶67P彗星所需的速度。罗塞塔号由太阳能电池板供电,但是在远日点,它能获得的太阳能只有地球的约3%。为了节省电力,科学家们为它设计了一种休眠状态,只运行最重要的功能。2014年1月,罗塞塔号苏醒过来,并在2014年8月进入了67P的引力圈。

  罗塞塔号母船已经搜集了大量的67P彗星信息。罗塞塔号发现了这颗彗星的气味类似臭鸡蛋,并在跟踪67P时发现其表面的温度曾经升高释放出水。

  细数“菲莱”探测器的“追星”之旅

  2004年,“追星使者”“罗塞塔”发射,耗资约10亿美元。一些媒体把“罗塞塔”的探测任务形容为“一场赌注”,耗资不少、旅程坎坷。

  2014年8月6日,欧航局宣布,经过总长超过64亿公里的太空飞行,“罗塞塔”追上67P,实现“第一次亲密接触”。

  随后3个月,两者“并肩散步”,“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,并为“献礼”锁定了合适的着陆地点。

  2014年11日晚,欧航局在“罗塞塔”项目的博客主页留言道,“罗塞塔”经过了最后一轮系统测试,确定它处于正确轨道上。

  2014年11日午夜,地面控制人员检测了遥控指令程序,为“菲莱”与“罗塞塔”分离做好准备;接下来,控制人员还确认,“菲莱”状况良好。

  【探测器着陆彗星过程曾一波三折】

  

  最小的差错也会致前功尽弃

  “菲莱”重100公斤,大小如同一个电冰箱,携带了10个科学仪器。它没有推进器,因此需要以每小时3.5公里的速度,耗时7个小时才能抵达彗核。

  由于从地面控制中心发送的指令至少需要28分钟才能抵达“罗塞塔”,“菲莱”将按照事先设定的程序完成登陆过程。预定的登陆地点附近岩石较少。

  按美联社的说法,即便出现最小的差错,也会使得登陆任务前功尽弃,即“菲莱”撞上彗核表面的岩石或跌入悬崖中。有科学家用“乘气球抵达地球上某个地点”来形容登陆难度之大。

  欧航局高级科学顾问马克·迈克考格林说:“每个人都紧张、焦虑不安,但我们知道,值得冒这个险,收获将是巨大的。不冒险,什么也得不到,探索就是不断冲击极限。”

  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,因此自太阳系诞生以来,彗星成分几乎不变,对它们进行研究将有助于揭开太阳系形成的诸多奥秘。

  探测器还面临无太阳能缺电关机风险

  无人科学登录器“菲莱号”最后似乎降落在67P/楚里乌莫夫-杰拉希曼科彗星峭壁的阴影下。“菲莱号”靠太阳能运作,若缺乏阳光充电,最多只能运作7天。地面控制机人员将看能否调整菲莱,使其太阳能板能照到阳光,为电池充电。

  EAS登陆彗星科学家毕布林说,菲莱共有三支脚架,但目前仅靠其中两支站立,此外,“菲莱”的科学仪器运作正常。罗塞塔任务主任詹森说:“菲莱的电池续航力有限,且太阳能板未获充分日照,我们无从准确判断电池究竟能撑多久。”

  母船“罗塞塔号”的遥测数据显示,菲莱在2014年13日凌晨零时左右首次登陆后,两度弹离彗星地表。罗塞塔在距离数十公里外记录“菲莱”多次登陆的弹跳过程。数据显示“菲莱号”共登陆三次,第一次与第二次登录时间较久,第二次与第三层次间隔不到十分钟。登录器在登录过程中,可能因固定的冰螺钉和固定锚系统或推进器启动失败而发生弹跳。

  “菲莱”从5亿公里外太空传回的照片显示,登录器已顺利固定在彗星上,成为太空探险史上头一颗登陆会醒的装置。根据欧洲太空总署13日公布的照片,菲莱着陆在荒凉、多岩石的表面。

  探测器一度未能固定在彗星表面

  欧空局官员说,“菲莱”着陆器本来按计划在彗星着陆,在着陆的七个小时前“菲莱”从其绕彗星轨道运转的探测器“罗塞塔”号分离。但是在其自由落体降落在彗星表面的过程中,用于固定探测器的叉钩未能启动。

  有关官员说,着陆器在最初着陆“67P/楚留莫夫-格拉希门克”(67P/Churyumov–Gerasimenko)后可能短暂弹起,然后又降落在彗星上。

  不过最终这项历史性的任务还是顺利完成。当欧洲航天局地面控制中心2014年12日下午16点03分收到“菲莱”号探测器的测控信号,确认探测器已经安全降落在彗星表面后,位于德国达姆施塔特的控制中心的科学家以及工作人员们欢声雷动,相互拥抱。

  【欧洲空间局探测器发现彗星上存在有机分子】

  

  从格拉希门克彗星的外形上看,的确有些像一块巨大的骨头,科学家发现彗星表面其实非常柔软,探测器反弹了两次才完成降落

  据国外媒体报道,欧洲空间局的“罗塞塔”探测器释放的“莱菲”着陆器已经成功登陆67P格拉希门克彗星,虽然登陆之旅非常坎坷,还遇到着陆区太阳光照不足的影响,但结果总算令科学家比较满意,目前科学家已经发现了第一个地球生命有关的线索。科学家发现格拉希门克彗星上存在有机分子,这一发现被认为与地球38亿年前的生命诞生存在联系,甚至有可能解释为太阳系的生命种子来自于彗星,因此格拉希门克彗星上的有机分子发现具有重大的意义。

  由于“莱菲”着陆器在登陆位置处于彗星上的阴影区,这里的光照条件很不理想,因此“莱菲”着陆器在登陆后主要使用自身携带的蓄电池,一旦电量用完,就不得不停止科学探索任务。幸运的是,科学家在短短的数小时“黄金时间”内完成了对彗星表面的快速探测,取得了令人惊讶的科学数据。欧洲空间局透露,格拉希门克彗星比想象中更加难以探测,其拥有极为不寻常的外表,重力场的绘制就比较困难,科学家将其描述为“难啃的骨头”。

  从格拉希门克彗星的外形上看,的确有些像一块巨大的骨头,科学家发现彗星表面其实非常柔软,探测器反弹了两次才完成降落,“鱼叉”固定装置甚至没有派上用场。目前“莱菲”着陆器已经进入休眠状态,科学家预计数个月后“莱菲”着陆器将从冬眠中苏醒,届时彗星将更加接近太阳,一旦“莱菲”着陆器获得足够的光照,欧洲空间局将开始新一轮的彗星调查。

  “莱菲”着陆器的成功也让美国宇航局科学家非常激动,行星科学部的主管吉姆·格林认为这是人类的一大步,现在我们又发现了碳化合物的痕迹,这意味着我们将进一步接近地球生命起源的奥秘。同时,“罗塞塔”任务也对彗星进行了探索,绘制出详细的彗星内部结构图。欧空局预计,2015年夏天是“莱菲”着陆器苏醒的时候,其搭载的仪器将对彗星表面物质进行深入调查,识别出更加复杂的有机分子,并研究彗星磁场、等离子体环境等。

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关键字: 彗星

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