人類探測器的彗星之旅

王瑞良

2004年3月，耗費近14億歐元打造的羅塞塔號彗星探測器，搭載在阿麗亞娜5型火箭上，從法屬圭亞那航天中心升空。經過近128個月、約64億千米的太空飛行，終于追上了它的目標——67P/丘留莫夫—格拉西緬科彗星……

晴朗的夜晚，當人們仰望星空，常常會看到一個朦朧模糊的小光點，從不知什么地方冒了出來，不久便伸延出一條長長的、閃亮的“尾巴”，宛若一把笤帚從夜空中飛馳而過，這就是被人們俗稱為“掃帚星”的彗星。

在科學水平并不發達的古代，人們對彗星常常抱有神秘感或恐懼感，把它看作不祥之兆。1910年，當著名的哈雷彗星出現時，世上竟有謠傳說“可怕的彗星將與地球相撞，世界末日即將來臨”，一時弄得人心惶惶，而哈雷彗星當時只是與地球擦身而過。這種迷信甚至延續到現代——1997年，當一顆名為海爾-波普的彗星在天空中達到最亮之際，美國邪教“天堂之門”的30多名教徒竟然集體自殺，欲“追隨彗星而去”。

隨著現代科學技術的發展和眾多高精度天文望遠鏡的問世，人們開始科學地看待彗星，并逐漸認識到它對于人類的重要價值。

2014年最熱門的科學新聞是什么？也許每個人都有自己的答案，但是有一個事件引發了人們最高熱度的關注，它不僅入選了由《科學美國人》評出的2014年世界十大科學新聞，更是被《科學》評為年度十大科學突破之一。這個事件就是羅塞塔號彗星探測器（以下簡稱羅塞塔）成功追上67P/丘留莫夫—格拉西緬科彗星（以下簡稱67P），并最終在彗星的上空停留，成為它的人造衛星。這顆歸屬歐洲空間局的探測器，終于完成了它最重要的使命。

2014年11月12日，羅塞塔號到達位于太陽系邊緣、距地球約5.1億千米的67P彗星上空，將一個重約100千克的登陸器菲萊，準確地投放到直徑只有4千米的彗核上，并在間隔了28分鐘20秒之后，傳回一批對探索太陽系奧秘有著重要價值的資訊。這既是人類探測器與彗星的首次親密接觸，更是宇宙深空探測的一項重大進展，這次行動的成功掀開了人類探索太陽系的新篇章。

彗星的起源可追溯至46億年前太陽系形成之時，它們是當時的天體互相碰撞或爆炸后遺留至今的一些碎片。因此，彗星的體積都不大，平均只有千米級，這在宇宙中就如同一粒塵埃。在太陽系中，除67P彗星外，還有其他5顆彗星也吸引著人們的注意力，它們分別是哈雷彗星、蘇梅克-列維9號彗星、海爾-波普彗星、坦普爾1號彗星和維爾德2號彗星。

由于彗星是由太陽系誕生初期的物質構成的，且一直處于溫度極低的宇宙空間，所以46億年來，其“體質”幾乎沒有發生變化，始終保存著太陽系初期的資訊，因而彗星又被稱為“時間膠囊”。科學家認為，彗星一定保存著許多關于太陽系形成的奧秘，通過研究這些資訊，或許能幫助人類打開通向太陽系古老歷史的大門。

此外，科學家還將地球上的水和彗星聯系在了一起。眾所周知，水是生命之源。地球上的生命就是在水中從無機物到有機物，一步一步演化而來的，并最終產生了人類。那么地球上的水又是從何而來的呢？人們猜想，一個個好似“雪球”、含水量極高的彗星會不會在撞擊地球時，將水或冰帶到了地球？如果假設成立，那么是否可以說是彗星把生命的種子播撒在了地球上呢？不論事實的真相究竟如何，人們都期望能從對彗星的探測研究中找到答案。

開創歷史

當科學家意識到彗星的寶貴價值后，便一直設想能有探測器登陸彗星，對它們進行深入研究。而隸屬歐洲空間局無人太空船計劃的羅塞塔號彗星探測器，就是匯集了數千名科學家智慧的代表作。

在眾人關注的那一天，羅塞塔號沒有辜負大家的期望，它成功釋放了登陸器菲萊，而菲萊則克服了垂直降落距離高、彗星直徑和引力小、形狀不規則、空間環境復雜等一系列障礙，成為首個在彗星實現軟著陸的探測器。

菲萊降落彗星表面后，立刻利用所攜帶的10種設備，對彗星的大氣、土壤、磁場等展開測量分析，共完成了57小時的實驗任務，在電量耗盡前，傳回了不少寶貴的科學數據。

它的氣體分析儀“嗅到”了67P彗星揮發的化學成分的味道——一種類似于臭雞蛋和醋的混合味。它還在彗星的土質中，發現了首批包含碳元素的有機分子和細胞中的重要成分氨基酸，這些元素是地球生命的基礎。但在目前，人們還無法證實上述成分中是否包含構成蛋白質的復雜化合物——正是這些復雜化合物，最終孕育了地球生命。

兩臺被稱為羅西娜的光譜儀也完成了自己的任務——分析了彗星上的水。結果發現，彗星上的水遠不同于地球上的水，其重氫與氫的比例是地球水的3倍。這是到目前為止，在太陽系中測到的重氫與氫之間的最高比例。這項研究表明，地球上的水不可能來自67P彗星。但也有科學家認為，目前這種說法仍不確定，必須等到彗星取樣與成分分析和演化氣體分析儀的監測結果出來后，才能有所定論。

菲萊還記錄到了67P彗星發出的“聲音”——一種可能是由其發射的帶電粒子產生的音效。此外，菲萊攜帶的一臺熱傳感器，在探測彗星表面40厘米以下的物質時，竟然在10～20厘米處遇到了一層像冰一樣的堅硬物質。可惜的是，由于菲萊的電量耗盡，探測工作無法再繼續。

從2014年11月15日起，菲萊已經進入休眠狀態，與地面失去了聯系。不過，隨著67P彗星逐漸靠近太陽，只要菲萊能夠及時調整位置，獲取到足夠的太陽光，那么再度蘇醒，并繼續工作也是完全有可能的。屆時，一套共享的雷達系統將會在彗星表面大門被敲開后，更深入地探測其內部結構。

困難依舊

如今，由菲萊成功登陸而帶來的興奮感，已經無法再刺激守候多年的科學家了。他們正在對所獲數據進行細致分析，以迎接下一階段將要面臨的挑戰。

目前，羅塞塔號正陪著67P彗星在一個橢圓形軌道上繞著太陽飛行，距離太陽越來越近，預計將于2015年8月抵達近日點，而周圍的溫度也將逐步升高。這種情況對下一步的探測研究非常有利，那時人們可以觀測到一個變得更為“活躍”的彗星。科學家不僅可以了解到這些冰凍巖層在接近太陽時所發生的變化，還能觀測到太陽噴發出的氣體和灰塵情況。

但不斷升高的溫度也會帶來新的考驗：菲萊的隔熱設計只讓它在彗星表面堅持到了今年3月底，之后它將會因為溫度過高而停止工作，改由羅塞塔號繼續圍繞67P彗星運轉，觀察它接近和遠離太陽時的變化。當彗星到達近日點、溫度進一步升高后，它所揮發的物質也會大量增加，這將對菲萊構成嚴重威脅，甚至會造成其毀滅性損壞。

而羅塞塔號的燃料也將在2016年年底耗盡，屆時，對于它的命運抉擇也將考驗歐洲空間局：是讓它留在目標彗星的軌道上繼續飛行，還是讓它與菲萊一樣，也降落在彗星表面，并永遠留在那里，哪怕是在整個探測系統關閉之后……眾多棘手的問題，仍需要科學家妥善思考并處理。

之前，人類對彗星的探測多為飛近探測，而羅塞塔號則讓人們更加細致地觀測了彗星。但成功登陸彗星只是一項偉大冒險活動的開始，希望羅塞塔號也能如那塊古老石碑一樣，不負科學家所寄予的厚望，為人類揭開更多的宇宙奧秘。

漫漫十年追星路

2004年3月2日

羅塞塔發射升空

2005年3月4日

首次地球借力

2007年2月25日

火星借力

2007年11月13日

第二次地球借力

2008年9月5日

飛越小行星Steins

2009年11月13日

第三次地球借力

2010年7月10日

飛越小行星Lutetia

2011年6月8日

羅塞塔進入深度休眠

2014年1月20日

從休眠中蘇醒

2014年8月6日

抵達67P彗星

2014年11月12日

菲萊成功登陸彗星