人類發射一顆探測器,狂追彗星10年之久,到底發現了什麼?

宇宙到底是什麼?宇宙到底是怎麼來的?我們人類在宇宙中是否是孤單的?這一系列的疑問,伴隨著人類科學技術的進步被越來越放大,我們對未知領域的好奇心也跟著「水漲船高」,而深空探測技術的飛躍發展,為人類尋求這些疑問的答案提供了機遇和條件。

小型天體的探測

在理論上,目前我們所能探測到的可觀測宇宙範圍達到了半徑465億光年的程度,也就是說只要我們地球的上的接收設備足夠靈敏,那些來自可觀測宇宙邊界的微弱信息就會被我們捕捉到。然而,由於在浩瀚的宇宙空間中,光線傳輸也需要時間,而且也會有所損耗,所以我們對幾億光年外的探測,總體上來看都是比較宏觀的,也是「滯後」於現實的。

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而能夠對觀測目標進行有效、全面和精準地觀測,有一個辦法那就是近距離探測,所以從上世紀中期開始,人類就大力發展深空探測技術,對包括月球、金星、火星、土星等相對較近的太陽系內天體,進行了諸多探測,獲取了一批又一批的寶貴資料。

在這些深空探測活動中,還有一部分探測器的目標,並非是非常宏大的天體,而是瞄準了小型的天體,比如小行星和彗星。之所以會將它們作為研究對象,主要原因是這些天體同樣也是太陽系大家族中的成員,從它們身上,我們或許可以了解到更多關於太陽系形成、發展和演化的「蛛絲馬跡」。

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比如有名的有:日本隼鳥小行星探測器、美國OSIRIS-Rex小行星探測器、前蘇聯「織女星」1號和2號彗星探測器、歐洲喬托號彗星探測器、美國深空1號彗星探測器、歐洲羅塞塔號彗星探測器、美國深度撞擊號彗星探測器等。今天給大家介紹的是2004年發射的歐洲羅塞塔號彗星探測器。

羅塞塔號彗星探測器

2004年3月2日,以登陸彗星表面為重要目標、繼而為研究太陽系起源之謎的羅塞塔號彗星探測器,由亞利安五號運載火箭發射升空,飛向的目標是太陽系內的一顆彗星-67P,直到10年之後才追上這顆彗星。

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67P彗星又叫做丘留莫夫-格拉西緬科彗星,之所以選擇這顆彗星作為觀測對象,主要原因在於這顆彗星誕生於46億年前太陽系的形成初期,而且其運行軌道的絕大部分路線中,都處於「天寒地凍」的狀態,受到外界因素的干擾很少,所以40多億年來這顆彗星上的組成成分應該變化不大,對它開展近距離探測,對於揭開太陽系形成期間的諸多疑問,具有重要意義。

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67P彗星的近日點在地球軌道附近,而遠日點在木星軌道之外,呈現的是一個橢圓形的公轉軌道,與那些長周期的彗星相比,67P的軌道範圍不大,看上去鎖定目標的難度不大,然而無人探測器要想追上它還真的需要點「功夫和耐心」,其中一個最關鍵的原因就是67P彗星的行進速度,時刻處於變化之中,而且在近日點和遠日點的差距還相當大,比如在近日點時的行進速度達到了每秒40公里,而到遠日點時還不到每秒1公里,這給探測器接近彗星帶來了很大的難度。

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通過科學家們的不懈努力,對羅塞塔號彗星探測器持續實施精準的變軌操作,最終飛行了10年、飛行總長達60億公里之後,「瞅准」了時機在距離67P彗星100公里處及時「剎車」調整,才進入到了彗星的軌道,成為人類歷史上第一顆進入彗星軌道的探測器。

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在探測器接近彗星的過程中,科學家重新激活了探測器上的眾多有效荷載,包括各種類型的光譜儀、彗星二次離子質譜儀等10個探測設備,然後拍攝了第一張近距離下關於67P彗星的照片,從而開啟了對67P表面環境進行詳細觀測的序幕,同時也開始尋找所搭載的”萊菲”登陸器的最佳著陸地點。

探測器都發現了什麼?

從傳回的照片看,67P彗星的體積很小,最大寬度僅為4.3公里,而且表面也並不是原來想像的那樣由冰晶物質所構成,而是表面擁有眾多的岩石和沙丘,並沒有發現大面積的冰物質覆蓋,所以看起來顏色非常黯淡。

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就這樣,羅塞塔號探測器近距離與67P彗星並肩飛行了3個月,最終選擇了一處比較理想的著陸點,隨後釋放出”萊菲”登陸器,以1米每秒的相對速度登陸到彗星表面。不過,由於該彗星的質量過小,萬有引力非常微弱,所以並不能牢牢地將著陸器束縛在表面,在接觸到彗星表面後,著陸器隨即被彈開,最後降落到背向太陽的陰暗面。

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按照原定計劃,”萊菲”登陸器將在著陸以後,通過三個支撐架上的冰螺栓以及隨身”魚叉”裝置進行固定,然後在彗星表面鑽出一個深度超過20厘米的小洞,從中提取彗星表層以下的物質,再通過顯微鏡進行詳細觀察,同步影像和相關數據將即時傳回地球。

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然而,可惜的是,該著陸器在被彗星表面彈開的時候,降落到了沒有陽光的陰面。而該探測器的能量來自於太陽能電池,由於得不到有效的能量補充,在3天後徹底與羅塞塔號探測器以及地球失去了聯繫,沒有全面完成人類賦予它的使命。

不過,在羅塞塔號探測器近距離與67P彗星並列飛行時,也發現了一些有價值的關於該彗星的信息,比如上面分布於數量不多的「水」,這種「水」與地球上的水不同,通過質譜儀顯示則是「重水」,以「重水冰」的形式存在於彗星表面。還有,67P彗星雖然體積很小,但也具有微弱的磁場,強度為40-50毫H。

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與此同時,探測器也拍攝到了一個奇怪的現象,在彗星表面一處「懸崖」邊上,抓拍到了「白色」物質噴涌而出的景象,由於彗星內部並不存在劇烈的地質活動條件,也沒有大量的水源,所以科學家們判斷,噴出的物質並非是水或者是岩漿,而可能是由表面岩體突然崩塌所激發出的煙塵,這種情況在彗星上發生的幾率應該很低,恰巧被羅塞塔號探測器拍攝到了。

來源:kknews人類發射一顆探測器,狂追彗星10年之久,到底發現了什麼?