追逐彗星之旅[文檔資料]

追逐彗星之旅 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 太陽系中的彗星如同候鳥，定時帶來遠(yuǎn)方的消息，自古以來每當(dāng)有彗星出現(xiàn)在天空，總會引起人們特殊的關(guān)注，認(rèn)為它在試圖傳遞某種信號。 2014 年 11 月 12 日，歐洲航天局（ European Space Agency）發(fā)射的 “ 羅賽塔號 ”（ Rosetta）航天器，在太陽系內(nèi)飛行了 64 億公里之后，于2014 年 8 月 6 日在太陽系中與 67P 楚留莫夫 -格拉希門克（ 67P/ChuryumovGerasimenko）彗星 匯合，并且釋放出菲萊著陸器（ Philae lander），在格林尼治時間 2014 年 11 月12 日 17 點 32 分首次軟登陸該彗星核。確認(rèn)登陸的信號在太陽系中經(jīng)歷了 28 分鐘傳回地球，這是人類科技文明進步的又一個歷史性事件。菲萊著陸器在彗星核上所進行的科學(xué)實驗，傳回地球的實驗數(shù)據(jù)都將永久地改變?nèi)祟愬缧茄芯康臓顩r，也會極大幫助人們理解太陽系的形成過程，以及生命的源頭。 人類近距離研究彗星始于 20 世紀(jì) 80 年代，蘇聯(lián)、日本、美國的航天器曾經(jīng)試圖合作觀測哈雷彗星，拍攝照片，并且確定其彗星核的位置。 1986 年 3 月 13 日，歐洲航天局發(fā)射的 “ 喬托號 ” （ Giotto）航天器飛掠哈雷彗星，距離這顆著名的彗星最近時只有 596 公里?？茖W(xué)家們通過 “ 喬托號 ”拍攝的照片了解了哈雷彗星的形狀并且估算了它大致的形成時間和組成成分。 “ 喬托號 ” 也在掠過哈雷彗星時受到了彗星噴射物質(zhì)的攻擊，幾近損壞。 對于哈雷彗星的近距離觀察，產(chǎn)生了很多新問題，同時也讓科學(xué)家們開始考慮在一顆彗星上進行軟著陸的計劃。太陽系中存在著數(shù)以百計的彗星，歐洲航天局的科學(xué)家們首先面對的一個重要問題就是如何確定一顆彗星進行著陸和研究?？茖W(xué)家們喜歡選擇那種表現(xiàn)活躍，在太 陽系內(nèi)的不同軌道都曾經(jīng)被觀測到過的彗星，它的運行軌道最好接近黃道面，這樣更方便研究和著陸，更重要的一點是，這顆彗星運行到太陽系內(nèi)部的時間必須與 “ 羅賽塔號 ” 到達(dá)的時間相符合。 羅賽塔任務(wù)首先選中的目標(biāo)是 46P 韋坦倫彗星（ 46P/Wirtanen），但是原計劃在 2002 年進行的火箭發(fā)射失敗，羅賽塔計劃被迫推遲到 2004 年。這時，另外一顆彗星進入了科學(xué)家的視野。 67P 彗星是在 1969 年由蘇聯(lián)科學(xué)家在基輔大學(xué)天文臺所發(fā)現(xiàn)的，依照慣例以它的發(fā)現(xiàn)者命名，它的軌道周期很短，只有 6.45 年，自轉(zhuǎn)周期也只有 12.4 小時，因為這一類彗星的軌道都是受到木星的引力控制，因此被統(tǒng)稱為木星族彗星。目前人們認(rèn)為這類彗星都是誕生于海王星以外的柯依伯帶，在這個充滿了小冰塊的區(qū)域里，一些物體因為相互碰撞和引力的作用被拋離出來，成為彗星，向著太陽系內(nèi)部進發(fā)。 科學(xué)家們通過分析 67P 彗星的運行軌道發(fā)現(xiàn)，直到1840 年，它與太陽最近的距離也是地球與太陽之間距離的 4倍（大約為 6 億公里） 這離太陽太遠(yuǎn)，無法使它自身攜帶的冰揮發(fā)而形成彗尾，因此也就無法被地球觀察到。這顆彗星在 1840 年與木星的一次相遇，因為木星的引力作用而改變了它的軌 道，使它更加接近太陽系內(nèi)部，與太陽的最近距離變?yōu)?4.5 億公里，之后它與太陽的距離逐漸接近。到了1959 年，這顆彗星與木星又一次相遇，這使它愈發(fā)接近太陽系的中心，與太陽的最近距離只有不到 2 億公里，從此之后變化不大，繞行太陽的周期也固定為 6.45 年。而這顆彗星核心的密度要比水低很多，科學(xué)家們認(rèn)為它的內(nèi)部可能是一個松散或多孔的結(jié)構(gòu)，而且可能含有碳和其他有機物質(zhì)。 “ 羅賽塔號 ” 航天器在 2004 年 3 月 2 日由 “ 亞利安 5號 ” 運載火箭在圭亞那太空中心發(fā)射升空之后，它的任務(wù)就是在 2014 年追上 67P 彗星，并且試圖在 彗核上著陸，進行科學(xué)實驗，探測彗星表面的成分，尋找與太陽系形成和生命起源有關(guān)的信息。 在這 10 年的旅程中， “ 羅賽塔號 ” 通過總共 64 平方米的兩塊太陽能面板收集太陽能，它曾經(jīng) 4 次調(diào)整速度和運行軌道，還曾經(jīng)為了節(jié)省能量進入深度休眠，最終，它在距離太陽 4.5 億公里處與 67P 彗星相遇，此時彗星因為自身攜帶的物質(zhì)發(fā)生升華，開始向外噴射灰塵，此后隨著越來越接近太陽，噴射出的灰塵顆粒也將越來愈大。 “ 羅賽塔號 ” 的目標(biāo)就是在近距離將它所攜帶的菲萊著陸器投射到彗核表面，實現(xiàn)軟著陸。 100 公斤重的菲萊著陸器大 概只有一臺洗衣機大小，實際上， 67P 彗星也只有 4100 米長，如果把它平放在倫敦市，大概是從倫敦塔到大本鐘的距離。但是研究這顆彗星對于理解太陽系，以及理解地球上生命出現(xiàn)的過程有重要的意義。彗星在目前被認(rèn)為是大約在 46 億年前構(gòu)成太陽系的原始材料，正因為如此，在彗星上面可能保存了當(dāng)時組成太陽系的最早期的巖石、冰、和有機物質(zhì)。地球上的水，以及形成氨基酸所需要的有機物，最初可能都是來自彗星。因此，菲萊著陸器首次著陸在彗星核上，除了具有重大的歷史意義之外，最重要的任務(wù)就是利用鉆頭鉆到彗星核表面的 25 厘米以下，提取樣品并 且分析其中的化學(xué)成分。 11 月 12 日，德國達(dá)姆施塔特歐洲航天控制中心的科學(xué)家在監(jiān)控著陸器 “ 菲萊 ” 登陸 67P 彗星 格林尼治時間 2014 年 11 月 12 日 15 時 34 分，菲萊著陸器以每小時 3.2 公里的速度緩慢地接觸到彗核的表面，但是因為彗核的引力只有地球表面的十萬分之一，而且菲萊自身攜帶的用于固定的魚叉沒有按照計劃打開，這導(dǎo)致它在接觸了彗星表面之后又被反彈起來大約一公里，又經(jīng)歷了大約兩個小時之后，在 17 時 25 分著陸器試圖再次登陸，結(jié)果在降落之后又一次被輕微彈起，直到第三次，在 17 時 32 分，菲萊著陸器 才成為人類第一個成功在彗核上進行軟著陸的物體，它的著陸地點與原定的著陸地點相差了大約 1 公里。 盡管成功著陸，但菲萊著陸器的第三次著陸似乎是在彗核表面一個崖壁之下，而且它的三個支撐腿只有兩個在地面上，另外一個則指向天空，這不光影響到菲萊的穩(wěn)固，而且擋住了菲萊用以發(fā)電的太陽能板。菲萊裝備的主電池只有 60 個小時的電量，在主電池耗盡之后，它將被迫開啟太陽能電池。因為菲萊的登陸姿態(tài)和位置影響，它在每個彗星天（ 12.4 小時）內(nèi)只能受到 1.5 個小時的太陽照射而不是計劃中的 6 7個小時，這嚴(yán)重影響了菲萊通過陽光獲取能 量。在登陸之后，位于德國達(dá)姆施塔特的歐洲航天控制中心啟動了菲萊著陸器攜帶的鉆和錘子，希望能夠改變它在彗星表面上極不舒服的姿態(tài)，讓它攜帶的太陽能面板能夠最大限度地從陽光中獲取能量。經(jīng)過努力，菲萊使自己升高了 4 厘米，并且進行了一些旋轉(zhuǎn)，但這仍然不足以使它獲得足夠的陽光。 最終菲萊通過自身攜帶的主電池電量進行工作。地球控制中心的科學(xué)家們必須和時間賽跑，迅速開啟了菲萊所攜帶的 11 個實驗設(shè)備進行工作，實際上菲萊的主電池持續(xù)的時間比預(yù)想中更長一些，它花了 7 個小時降落，然后又在彗星核的表面維持了 57 個小時。 盡管這次意料之外的著陸過程讓菲萊執(zhí)行原計劃中的研究任務(wù)變得更加困難，并且可能提前結(jié)束，但在 11 月 13日，它還是發(fā)來了在彗核表面拍攝的歷史性的第一張照片。即使菲萊探測器不能再進行長時間的工作，地球上的科學(xué)家們也已經(jīng)感到無比的滿意，人們已經(jīng)收到了菲萊經(jīng)由 “ 羅賽塔號 ” 發(fā)回的第一批實驗數(shù)據(jù)，它發(fā)回的大量實驗數(shù)據(jù)中包括 67P 彗星表面的化學(xué)成分分析，這可能關(guān)系到在 45 億年前地球上第一批有機分子的來源，以及生命的起源。 格林尼治時間 2014 年 11 月 14 號 9 時 58 分，地球與菲萊探測器的聯(lián)系中斷，隨后在當(dāng)天 22 時 19 分重新連接，直到 11 月 15 日 00 時 16 分，菲萊的電能耗盡，地球失去了與它的聯(lián)系。融合了人類科學(xué)、技術(shù)和想象力的菲萊著陸器彗星探索似乎已經(jīng)結(jié)束了，這已經(jīng)算得上是一次超凡的成功?？茖W(xué)家們?nèi)匀黄诖?，?2015 年 8 月，隨著 67P 彗星運行到它軌道上最接近太陽的地方，足夠的陽光仍然有可能喚醒菲萊。而達(dá)姆施塔特的航天控制中心將繼續(xù)控制 “ 羅賽塔號 ” 花費 17 個月的時間環(huán)繞這顆彗星，對它進行歷史上最詳盡的研究， 一個由目前宇宙中僅知的智慧生命制造的飛行器，在茫茫宇宙中飛行了幾十億公里，追逐著一顆彗星，在飛行 了十幾年之后最終在宇宙中匯合，之后它們將共同接近一顆恒星。這個過程的每一個細(xì)節(jié)都通過電子信號，被傳送到數(shù)十億公里之外的一顆行星上，這個行星上