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Sep. 16 2014

羅賽達號的登陸彗星任務

  • 羅賽達號的登陸彗星任務

    羅賽達號的登陸彗星任務

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為歐洲太空總署羅賽達號太空船的登陸器找到安全的降落地點,比預期中還要困難。

歐洲太空總署的羅賽達號太空船正在圖中這顆67P/Churyumov-Gerasimenko彗星的軌道上繞行。太空船會在軌道上停留到2015年底,並且於今年秋天將一台登陸器送到這顆彗星的表面上。
Photograph by ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

科學家於本週一宣布了一個小型遙控裝置將在一顆彗星表面降落的地點,他們希望這會成為史上第一次在彗星上進行的軟著陸,不會把裝置損毀。

 

歐洲太空總署的羅賽達號太空船經過十年的飛行、於今年夏天抵達67P/Churyumov-Gerasimenko彗星後,科學家了解到,要在這個凹凸不平、高低起伏、由冰和岩石構成的大團塊上降落,會比他們原本所想的還要困難。

週一所公布的決定地點在經過複雜的勘測調查後,被認為是彗星崎嶇表面上的所有爭議地點中,最適合登陸器「菲萊號」著陸的地方。

菲萊號在德國航太中心的負責人Stephan Ulamec說,選定的著陸點「有平坦的區域,也有崎嶇不平的地帶;它並不是我們在尋找安全降落地點時,可能會希望找到的那種完全平坦的地區。」

 

選定的區域目前稱為J區,那裡還有額外的障礙物:在它附近有兩個活躍的氣穴。

 

如果一切順利,登陸器將會於今年秋天在一個1公里寬的橢圓目標區內著陸。團隊也另外選擇了一個備用地點,以免未來幾個月傳來的更多高解析照片顯示現在這個稱為J區的地點其實沒有那麼適合。

 

十年的旅程

菲萊號裝載在羅賽達號太空船上,這艘太空船是歐洲太空總署的星際探勘者,其任務是解開藏在彗星中的祕密。十年前發射的羅賽達號蜿蜒地穿過太陽系,以最高達每小時13萬5000公里的速度,全力追上它飛快移動的目標:67P/Churyumov-Gerasimenko彗星(簡稱67P/C-G)。經過64億公里的旅程後,羅賽達號在8月初進入了奇形怪狀的67P/C-G彗星的軌道,並且將在軌道上運行至2015年底。

羅賽達號將於今年秋末時朝67P/C-G下降,並且把菲萊號推得離這顆4公里寬的彗星更近。在大約七個小時的時間裡,洗碗機大小的登陸器會一邊慢慢接近彗星,一邊拍攝照片、蒐集大氣樣本,以及測量太陽風與塵埃。

在即將抵達67P/C-G表面時,菲萊號會發射一組鏢叉,將自己固定在冰凍的彗星表面上。一旦停妥之後,它幾乎立刻就會開始蒐集科學數據,並且會利用之後的幾個月時間探鑽及研究彗星表面上與表面下的物質。

由於67P/C-G距離地球太遠了,科學家將不會在菲萊號登陸時進行任何操控。反之,他們會事先把指令編寫好並上傳。然後就坐等登陸器透過羅賽達號的中繼傳來資訊。

歐洲航空總署羅賽達號任務負責人Fred Jansen表示,科學家在看到這顆彗星前,估計最高有75%的機率能登陸成功。團隊尚未更新這個數字,但成功機率很有可能並未提高。

 

J區被選定為菲萊號著陸的目標區域。這個地區相對而言較為平坦,少有巨礫,而且附近有活躍的氣穴。位於彗星主體上的C區則是備用降落區。
Photograph by ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM

奇形怪狀的彗星

三週前,團隊成員挑出了五個候選的著陸點;上週末他們在法國土魯斯開會,打算從五個地點中選出最好的。

結果,為菲萊號選擇著陸點比預料中來得困難。67P/C-G彗星的形狀很不尋常,地勢的差異又大,讓參與任務的科學家十分訝異。他們根本沒想到登陸的目標,形狀會像隻凹凸不平的橡皮鴨(要說像魚也行,就看你從哪個角度觀察)。

「多年來,我們一直把這顆彗星想成是一個灰色的馬鈴薯——這是根據近地測量的數據推測的——所以它的實際形狀令我困惑極了,」羅賽達計畫的科學家Matt Taylor說。彗星兩側突出的地方可以感測到,但是中間那片將兩側連接起來的凹處就無法感測到了。

除了有怪異的形狀以外,這顆彗星的表面也不光滑。那裡布滿了巨礫、崖壁、裂縫等障礙物。降落時如果撞到這些障礙物的其中一樣,可能就會對菲萊號造成大災難。「它可能會翻覆,」Ulamec說。他指出那裡的地勢「就科學上而言很吸引人,但另一方面來說,實在不大適合降落。」

科學家也需要盡力去應付登陸器的能源需求。菲萊號的電池以太陽能驅動,所以需要找到一個在彗星自轉一周的12.4小時內,有大約6小時能照到陽光的地點——這樣的日照量足以為電池充電,又不至於讓菲萊號過熱。

「綜合種種因素,適合菲萊號降落的好地方實在不多,」Ulamec說。

 

推特上關注作者Nadia Drake。

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