為探索50億年前太陽系的起源之謎, 羅塞塔號經歷了哪些困難?

1999年,美國NASA發射了“星塵”號

探測器

,它在2004年和一個叫做“懷爾德2號”的

彗星

相遇,星塵號探測器在接近彗星尾部的時候會伸出一個用氣凝膠構成的巨型手套,從彗尾收集彗星噴發的物質再將它裝在返回艙裡帶回地面,這是人類第一次從地月系統以外收集天體標本,與此同時還有一項更加激動人心的登陸彗星的計劃。在此之前人類發射的探測器已經成功登陸,

太陽系

的好幾個行星及衛星,但是要登陸一顆高速移動,並不斷噴發物質的彗星難度是相當大的。

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1993年,歐洲航空航天局公佈了一項大膽的計劃叫做

羅塞塔

計劃,和之前近距離觀察彗星的探測器不同,該計劃將發射一個探測器進入彗星的軌道環繞著彗星進行伴飛,然後再釋放一個登陸器登陸彗星表面,透過登陸器上的有機分子分析儀器對彗核的物質進行就地分析,如果登陸成功那麼對於解開地球生命的起源將有巨大的幫助。

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羅塞塔號的主要任務就是探索50億年前太陽系的起源之謎,以及彗星是否為地球提供生命誕生時所必需的有機物質和水分。羅塞塔號重約3噸由一對長28米的太陽能帆板提供能源,帆板開啟後相當於9層樓的高度是一個非常巨大的探測器。羅塞塔號攜帶了10多種儀器,比如檢測彗核物質的質譜儀和光譜儀檢視地形的高解析度相機,同時還攜帶一個100公斤重的菲萊登陸器。

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登陸器上有一個取樣系統,能在彗星表面鑽一個20釐米深的洞收集樣本,並且就地對樣本進行進行檢測,檢測結果將傳送給羅塞塔號再由羅塞塔號傳回地球。羅塞塔號的目標是一顆叫做46P的彗星,這是一顆短週期的木星族彗星。這顆彗星和太陽系的其它彗星一樣,上面保留了太陽系形成初期的物質,按照計劃羅塞塔號將於2003年1月發射在2011年時和彗星匯合。但是在2002年原本用來發射羅塞塔號的歐航局的阿麗亞娜5型運載火箭,在一次常規發射衛星的任務中,由於助推器失靈,發射3分鐘後自行爆炸,兩顆價值6。3億歐元的衛星也隨之報廢,事故發生後阿麗亞娜航天公司進入了調查取證階段停止了一切發射活動。

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原本計劃於1年以後發射的羅塞塔號因此錯過了發射視窗期,於是歐空局把目標轉向了另一顆叫做67P的彗星,該彗星是1969年由兩名蘇聯天文學家發現的,這顆彗星和46P一樣同屬於木星族彗星,但是更大、更重一些,所以登陸的難度也隨之增加。2004年3月2日,羅塞塔號發射升空,開始了長達10年的歷程,發現衛星的兩名天文學家也來到了發射現場,見證羅塞塔號奔赴他們在35年前發現的彗星,這對於任何一位彗星發現者來說都是極高的鼓舞和榮譽。

這顆67P彗星的執行速度相當高,達到了135000公里/小時,如果依靠羅塞塔號上的推進器和電力,是無法追上如此高速的彗星的,所以只能藉助行星的重力場進行加速或者減速,也叫做引力彈弓效應,利用地球、火星和木星這些行星的引力,讓羅塞塔號一級級加速和減速靠近67P彗星,羅塞塔號在2005年的時候利用地球重力場加速。

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由於推遲了一年發射,羅塞塔號在2007年飛到火星利用火星的重力場進行減速,但這次減速過程非常危險,距離火星表面僅250公里稍有不慎就會“機毀機亡”,而且在飛躍過程中,探測器完全處於火星的陰影一面太陽能帆板無法使用,這樣羅塞塔號就必須待機,以便再飛躍後重新啟動。由於探測器本身電池容量有限,所以一旦飛躍時間過長,電池電量完全耗盡將無法開機,好在羅塞塔號不負眾望成功飛躍火星,還順便傳回了火星大氣層的照片。

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