罗塞塔号彗星探测器

罗塞塔号彗星探测器是欧洲空间局组织的无人太空船计划，2004年3月2日格林威治时间7:17发射，研究67P/楚留莫夫－格拉希门克彗星。罗塞塔号由两个主元件组成：罗塞塔探测器及菲莱登陆器。探测器以罗塞塔石碑为命名，希望此任务能帮助解开行星形成前的太阳系的谜。登陆器以尼罗河中小岛的名字菲莱命名，有一块方尖碑在那里被发现且协助解读罗塞塔石碑。2014年11月13日凌晨，在经历了长达7个小时的漫长等待后，由罗塞塔彗星探测器释放的“菲莱”着陆器成功登陆67P/Churyumov-Gerasimenko（67P/楚留莫夫-格拉希门克）彗星。

中文名：罗塞塔号彗星探测器

归属：欧洲航天局

重量：约3吨

体积：约12立方米

装备仪器：10个科学探测仪器

主要任务：探索46亿年前太阳系的起源之谜

升空时间：北京时间3月2日15时17分

飞行路程：飞行50亿公里路程

任务结束：2015年12月

元件组成：罗塞塔探测器及菲莱登陆器

花费时间：10年

1、简介

格林尼治时间2004年3月2日7时17分（北京时间3月2日15时17分），欧洲航天局的“罗塞塔”彗星探测器由阿丽亚娜－5Ｇ型火箭运载，从法属圭亚那库鲁航天中心升空，从此踏上了它追逐一颗彗星的旅途。

2、历史背景

1799年，罗塞塔石碑(RosettaStone)在埃及被发现。石碑上镌刻了三段分别用埃及象形文字、通俗体文字和希腊文书写文字。由于文字的内容完全相同，科学家终于在1822年破译出了古埃及的象形文字，打开了通向古埃及历史文明的大门。

1991年，“罗塞塔彗星彗核取样计划”被列入了ESA和美国宇航局(NASA)的计划之中。一个以“罗塞塔”命名的彗星探测器将把一个着陆器和一个返回舱送到特定彗星上面。然后，着陆器将在彗星表面提取样品，返回舱把这些样品带回地球。科学家希望“罗塞塔”号成为天文学的“罗塞塔”石碑，提供彗星保存了数十亿年之久的太阳系初期信息，通过研究这些信息，科学家可以打开通向太阳系古老历史的大门。

2004年3月，罗塞塔号终于由库鲁航天中心发射升空。它将用10年的时间去追赶丘留莫夫-格拉西缅科彗星(67P／Churyumov-Gerasimenko)，并最终在彗星的上空停留，成为这颗彗星的人造卫星。

3、装置设备

罗塞塔号装备了一对各长14米的太阳能电池阵列，有超过60平方米的面积最低可以提供400瓦的功率。罗塞塔号的着陆器“菲莱”将在丘留莫夫-格拉西缅科彗星的彗核表面钻一个深度超过20厘米的洞，从彗核的表层以下提取物质，然后放到显微镜下研究。环绕彗核飞行的将近两年时间里，罗塞塔号还将目睹彗核逐渐接近太阳的时候，彗核上的物质（主要是冰）逐渐升华，形成彗发和彗尾的过程。整个任务将在2015年12月结束。

欧洲“罗塞塔”彗星探测器共装备了10个科学探测仪器，这些仪器将分析彗星的物理和化学构成及其电磁和引力的特性等。重约3吨，大小约12立方米。“罗塞塔”接近彗星后，将分为轨道飞行器和登陆器两部分，是第一个登陆彗核表面的探测器。彗星登陆器将实地研究彗核的表面，以及表层下的成分构成、硬度、密度等，它还装载了一个特殊的照相机，届时将把它拍摄到的照片传回地球的地面控制中心。

科学家将“罗塞塔”与彗星相会点选在了彗星距离太阳6.72亿公里的轨道最远处这一相会处与地球的距离为5亿公里。预计2014年1月，“罗塞塔”将到达距彗星几公里处，并在这一高度的轨道上围绕彗星运转。同年10月，它将向彗星发射登陆器。此后，“罗塞塔”将与彗星共同度过17个月，双方在此期间将不断向太阳靠近，直至彗星到达距离太阳最近轨道处时，它的探测寿命也将随即终结。

4、提速原理

欧洲航天局2005年3月7日发布公告称，2004年3月发射的欧洲“罗塞塔”彗星探测器于本月4日首次飞经地球，“罗塞塔”利用了地球引力的拉扯效应，大幅度提升了飞行速度。专家们将这一现象比喻为“跳板效应”。

“罗塞塔”探测器计划用约10年时间追上一颗名为丘留莫夫-格拉西缅科的彗星。如果一切顺利，预计在2014年1月，“罗塞塔”将到达距这颗彗星几公里处，并成为人类首个围绕彗星运转、进而施放登陆器在彗星表面着陆的探测器。然而追赶彗星需要巨大的能量，“罗塞塔”探测器重达3吨，所携带的能量是有限的。因此，科学家专门设计了让“罗塞塔”3次飞过地球，并且在2007年与火星“擦肩而过”的路程。这样，在这几次巧遇中，“罗塞塔”将利用地球或火星引力的拉扯效应，大幅度提升飞行速度，同时节省飞行能量。

航天专家指出，地球的引力好比是一个跳板，而探测器好比石子，在跳板的弹力作用下，石子的运动速度可以大大提高。“罗塞塔”探测器本次是以每小时38000公里的速度在距地面约1954公里的高度飞经地球，此后它的速度还将不断增大。预计在地球和火星引力的多次拉扯下，探测器最终将得以飞行50亿公里路程，赶上丘留莫夫-格拉西缅科彗星。

天文学家认为，彗星是由太阳系诞生初期的物质构成的，由于它自身的温度极低并处在温度极低的宇宙空间，因此在太阳系诞生46亿年来，彗星几乎始终保持着形成初期的状况，对它进行研究将有助于人类揭开太阳系形成之谜。

5、计划

在1986年哈雷彗星来临时，曾有一群国际太空探测器被送去探测彗星系统，其中最重要的是欧洲空间局非常成功的乔托号。在探测器传回大量丰富有价值的科学资料后，明显地需要增加更多探测器以了解复杂的彗星成份以及解决新增加的问题。

美国国家航空航天局及欧洲空间局员先有个别开发探测器的计划，NASA的探测器是CometRendezvousAsteroidFlyby(CRAF)任务。NASA在1992年因预算限制放弃CRAF后，欧洲空间局决定自行研发太空船。1993年野心勃勃的样本取回任务对于欧洲空间局预算明显地不切实际，所以重新设计任务，最终的任务类似原本已经取消的CRAFT任务：小行星飞越，接着彗星会合及实地调察(in-situ)，包括一个登陆器。

罗塞塔号依照COSPAR规则在无尘室建造，但根据罗塞塔号计划科学家的讯息，“杀菌一般并不是关键，因为彗星通常被视为能找到prebiotic分子的物体，也就是生命前导的分子，但不是活的微生物。

发射

原本它会在2003年1月12日发射，而在2011年与彗星46P会面。然而这个计划因为2002年12月11日一场亚利安五号运载火箭的失败而取消。新的计划目标改为彗星67P，在2004年2月26日发射，并在2014年会面。因更多的质量及随之增加的撞击速度使登陆器设备必须修改。两次尝试发射取消后，罗塞塔终于在2004年3月2日格林威治时间7:17发射。除了发射时间与目标的改变外，这个任务几乎保持一样。

巡航

2007年2月25日，罗塞塔号安排了一次低高度通过火星，因为第一次发射被拖延了一年而必须修正轨道。这并不是没有风险的，因为估计飞越高度仅仅只有250公里（155英里）。

此外，因为太空船在火星的远端，在那里它将有15分钟无法接收到任何太阳光，因此不能使用太阳能板。所以太空船因此将进入待命模式，不可能进行通讯，必须靠并不是为了这个工作设计的电池飞行，因此这项火星附近的调动被昵称为“十亿美元的赌博”。幸好，飞越在03:15*欧洲时间（CET）成功了，目前任务仍持续进行中。

在2014年5月，罗塞塔号将进入一个非常慢的轨道环绕彗星并且渐渐降速，准备放出登陆器接触彗星本身。登陆器被命名为“菲莱”，将会以相对速度1m/s接近并接触表面，两个鱼叉将被投射至彗星以避免登陆器弹跳出去。为更进一步将登陆器固定在彗星上，将会利用几次钻孔。

科学任务

一旦附着在彗星上，预计将在2014年11月发生，登陆器将开始科学任务：描述彗星核、确定存在的化合物、研究星活动及随时间的发展

真确的彗星表面目前并不知道，而轨道船于登陆器分离前将描绘地表。虽然地表几乎没有任何已知细节，但还是期待能找到合适的登陆地点。

6、调整飞行

2005年3月，“罗塞塔”首次成功利用地球引力改变速度和轨道，并于2007年分别向火星和地球“借力”调整飞行。

2009年11月13日，“罗塞塔”彗星探测器当天以最近距离飞掠地球，并借助地球引力调整速度和轨道。这是它十年太空之旅中的第三次也是最后一次“回家”。

欧航局当天发表公报说，格林尼治时间2009年11月13日7时45分40秒（北京时间15时45分40秒），探测器以13.34公里/秒的速度从印尼爪哇岛南部上空掠过，当时它处于距地球上空约2481公里，这次飞掠地球使其速度提高了3.6公里/秒。

此次飞掠地球是它到达目的地前的最后一次“加油”。

7、登陆彗星

欧洲航天局2013年12月10日宣布，“罗塞塔”彗星探测器自2004年发射以来一直在太空飞行，并将于2014年1月结束休眠状态，准备在2014年11月11日登陆彗星67P/楚留莫夫-格拉希缅科的冰面。

彗星67P以最高每小时10万公里的速度绕太阳轨道飞行，为了追上它，“罗塞塔”彗星探测器多次低空飞越地球、火星和太阳，利用它们的重力来加速。一旦该探测器获得足够的速度，进入与彗星的会合过程，欧洲航天局就会让“罗塞塔”进入两年多的休眠状态，以保存能量。如果一切按计划进行，“罗塞塔”将开始搜寻67P——一颗由岩石和冰构成的彗星，直径约4公里，无法用肉眼观察到。到2014年11月份，“罗塞塔”将与这颗彗星并行，并找到合适的位置投放登陆器“菲莱”（Philae）。这个高约80厘米、宽约100厘米的圆柱形登陆器将小心滑到彗星表面，用标枪固定自身，避免因彗星重力微弱而飘入太空。“菲莱”将利用钻头采集样本并利用自带设备进行分析。“罗塞塔”和“菲莱”将持续发回数据，直到电池耗尽或者彗星散落的碎片造成敏感设备出现无法修补的损毁。“菲莱”的使用寿命可能会短至3天时间，“罗塞塔”也不大可能会活过2016年底。

2014年11月12日欧洲太空总署称，“菲莱”号探测器12日已经与母船分离，“菲莱”号探测器于格林尼治标准时间12日8点35分(北京时间下午4点35分)被从运载飞船上弹出。开始踏上首次登陆彗星之旅。欧洲太空总署称，“菲莱”号探测器已经与“罗塞塔”号飞船分离，现在即将成为在彗星上登陆的首个航天器。着陆预计在大约7个小时后展开。

8、告别

罗塞塔是欧洲航天局（ESA）的一个彗星探测器，其任务是对彗星67P/楚留莫夫-格拉希门克（67P/Churyumov-Gerasimenko）进行探测，帮助天文学家研究太阳系的起源之谜。

再见了，罗塞塔。

2004年3月罗塞塔发射成功，经历了漫漫十年的追星之路才于2014年8月与67P彗星接轨。在对67P彗星进行了两年多的近距离审视后，罗塞塔将在几天后（2016年9月30日）投入67P彗星的怀抱，并进入永久休眠。

罗塞塔是人类首个环绕彗星的探测器，并曾在2014年11月向67P彗星表面释放了着陆器“菲莱”。可以毫不夸张地说，罗塞塔将人类对彗星的认识推到了前所未有的高度。

为何要结束罗塞塔的任务？原因主要有两个：

其一是能源问题。罗塞塔跟随着67P彗星与太阳渐行渐远，照射在其16米长的太阳能电池板上的阳光也越来越少。2016年9月中旬，罗塞塔到太阳的距离已经达到了5.6亿千米，且每天以近1百万千米的速度在增长。微弱的太阳能已经不足以支撑罗塞塔各个设备的能源需求了。

其二是老损问题。超过12年的太空飞行生涯，恶劣的宇宙环境已经在罗塞塔上留下了明显的岁月痕迹。

因此，罗塞塔是时候与我们告别了。ESA已经选好了着陆范围，罗塞塔于2016年9月29日晚开启投入67P彗星的怀抱之旅。这将不会是狂野的撞击，而是一次温柔地接触，其着陆速度仅与我们的步行速度相当。不过，最终固定在67P彗星表面之前，罗塞塔可能会像菲莱一样发生轻微反弹。

值得一提的是，罗塞塔在最后时刻也不忘拍摄照片和搜集数据传回地球。据悉，最后一张照片将拍摄于距离67P彗星仅几十到上百米的超近位置。这算是罗塞塔的告别之礼吧。