欧空局“罗塞塔”号任务完成在即

资料来源:信贷:esa/atgmedilab

现在，随着彗星在飞船外的轮廓成为两者之间的亲密接触，团队面临着更加艰巨和激动人心的任务。

冰和灰尘出现在视线中，像一个比句号稍大的点，翻着筋斗，然后逐渐成长为一幅涂鸦般的画。气体和灰尘的间歇性飞溅形成了一个光环，这表明内燃机已经开始加速，但在烈日下还没有把油门调到最高。

随着宇宙飞船离它越来越近，最初的点变成了一个像素化的质量。几周前，这一大堆物体的原始形状开始显现出来:它大约有4公里长，有一些不规则的形状和两个像高悬球一样的凸起。从某个角度来看，它就像一只橡胶做的鸭子。它每12小时缓慢旋转一次。

目前，宇宙飞船距离名为67P/Chulumov-Gerasimenko(以下简称67P)的彗星只有1000公里，而且仍在接近中。每天，彗星上的地貌特征都会给飞船的视野增加一点点。研究人员发现，它的整个身体包裹在一层比沥青颜色更深的有机灰尘中。

拥抱并围绕着太阳跳舞

67P和其他彗星一样，它们的轨道和姿态是太阳系所有恒星中最奇怪的。伟大的业余彗星观察者大卫·李维曾经说过:“彗星就像猫一样。它们有尾巴，喜欢为所欲为。”然而，彗星也是时空胶囊。它们形成于45亿年前寒冷的外层太阳系，并被冰冻了很长时间。由于它们的化学惰性，它们大部分时间都很安静。偶尔，他们会和太阳“玩耍”。因此，研究人员认为他们掌握了太阳系形成的有价值的信息，并可能在地球早期历史中起到了运输水和有机物的作用。

67P的“守夜人”是罗塞塔航天器，这是一个由欧空局出资13亿欧元的旗舰项目。该飞船于2004年发射，已经花了10年时间在太空中追逐目标彗星。在重力的帮助下，它曾经绕火星一周，绕地球三周。8月6日，罗塞塔最终在一个空间位置拦截了目标卫星，该位置相当于地球和太阳之间距离的3.5倍——火星和木星轨道之间的距离。从那时起，两人将相互“拥抱”，围绕着太阳跳舞。在舞蹈中，两人会继续升温，变得越来越亲密。

到目前为止，只有少数几个与彗星相关的科学项目。1985年6月，欧空局发射了“乔托”号宇宙飞船来观测哈雷彗星。当时，两者之间的“跷跷板”交叉飞行持续了大约15分钟。相比之下，罗塞塔将是第一个绕彗星运行的航天器。考虑到67P的跳跃姿态和弱而不稳定的重力场，这并不容易。

罗塞塔也将是第一个伴随彗星围绕太阳运行的宇宙飞船。在67P的薄尘皮下，有丰富的冰池——主要是由水形成的冰，但也有由二氧化碳、甲烷、氨等形成的冰。当太阳灼热的温度穿透彗星表面时，冰会融化并升华，产生分散的气体射流，吹过表面的尘埃外壳。彗星的彗发(即围绕在彗星核周围活跃的尘埃和气体)将会膨胀到其体积的数万倍甚至数百万倍。预计67P将于2015年8月到达地球和火星轨道之间离太阳最近的位置，届时它的两条尾巴——尘尾和电离气体尾将像风向标一样远离太阳——将到达最高点。

着陆未知彗星

今年11月1日，项目负责人计划将着陆器“菲莱”降落在67P表面，这可能是这次任务中最勇敢的一次行动。一般来说，着陆器在登陆月球或火星之前必须经过几年的侦察和观察。然而，罗塞塔只有六周的时间来绘制卫星表面的地图，并为菲莱找到合适的着陆点。届时，位于德国达姆施塔特的欧洲航天控制中心的工作氛围和强度将会升温。“罗塞塔号”飞行的指挥官安德里亚·利库亚佐说:“当我们飞往火星时，我们对这颗行星了如指掌，但当我们飞往67P时，我们对它一无所知。”。"

科学家期待发现未知。与传统观点相反，彗星不仅仅是肮脏的雪球。2005年，罗塞塔从远处发现，当美国宇航局的彗星探测器“深度撞击”向彗星19P/坦普尔1号发射25米长的撞击器时，爆炸产生的尘埃远远超过水蒸气，证明彗星至少在某些情况下也可以是冻结的尘埃球。此外，它们的形状和大小都在摆动。2010年，当深度撞击继续探索看起来像花生的彗星103P/哈雷2号时，它发现彗星的两个脑垂体成分非常不同，这证明它们在同一时间是两个不同的天体。

每颗彗星的表面形态差异很大。有些有悬崖，有些有平滑的流动，有些彗星从恒星的一边跑到另一边，然后沉淀下来马里兰州大学的行星科学家、美国宇航局彗星跳跃者项目负责人杰西卡·阳光(Jessica Sunshine)说，“在彗星被视为雪球的时代，这些现象并没有被发现。”

罗塞塔的主要任务之一是区分彗星形成时出现的结构和地貌，以及在围绕太阳并靠近太阳的平均6.45年的公转过程中积累的特征。“它的不平衡是进化的结果吗？或者它出生在太阳系？我的观点是，这可能是两者的结合。”马里兰大学的行星科学家、深度撞击项目的负责人迈克尔·阿赫恩说，“这是罗塞塔将要研究的对象。”

步入轨道

罗塞塔将及时到达67P附近，并在飞机启动时监控情况。在之前的轨道上，研究人员通过望远镜发现了彗星上三个活跃的喷射区，但他们还不知道这些喷射对塑造彗星地貌的可能影响。然而，他们发现了一些有价值的信息。2011年，当美国宇航局的“星尘-下一颗”宇宙飞船飞越彗星坦普尔1号时，它观察到这颗彗星的活动区域距离彗星181公里。飞机发现气体和灰尘从火山口状喷口周围的悬崖上释放出来。如果它再前进30公里或更少，“罗塞塔”就能以60厘米的分辨率观察到这颗彗星——这足以仔细观察到喷射活动对彗星地貌的形成或破坏。参与该项目的科学家马特·泰勒说:“我们将拭目以待，以了解这颗彗星的演化。”

但是进入彗星轨道并不容易。本周，当罗塞塔到达彗星附近时，它们之间的距离仍约为100公里。飞船将在彗星面向太阳的一侧进行一次“三角形”路线测试，并首次绘制出彗星的形状和重力模型。8月24日，罗塞塔将向彗星再飞50公里，但它仍不在彗星轨道上。9月10日，项目负责人计划最终将其推入距离彗星30公里的轨道。届时，飞船将感受到彗星喷流对其64平方米太阳能电池板的微弱压力。项目控制员还将保持仪表盘指向彗星表面，以减少积聚的灰尘和气体的压力。

另一个困难是研究人员的指令从地球到太空需要40分钟。除了每周两次的航向修正，飞船是自动控制的。例如，每当彗星跑出图像探测器的范围，它将自动保持机载相机指向67P，然后退回到更高的轨道，或重新定位其坐标，等等。飞行控制小组表示，在探测到轨道稳定性之前，不会将航天器降低到10-20公里的彗星轨道。

经过10年超过60亿公里的马拉松旅程，项目科学家非常高兴地看到，他们不再需要追赶彗星67P。德国马克斯·普朗克太阳系研究所负责宇宙飞船OSIRIS相机研发的霍尔格·西尔克斯(Holger Sierks)很高兴几周前看到了第一张多像素地图。"看到彗星的轮廓，我感到震惊。"现在，随着彗星在飞船外的轮廓成为两者之间的亲密接触，团队面临着更加艰巨和激动人心的任务。(李冯公主)

《中国科学报》(国际版，第三版，2014年8月13日)

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