对于在太阳系中流浪的彗星，天文学家至今仍所知甚少。不过，这一切正在发生改变。2014年8月6日，欧洲空间局（ESA）的罗塞塔探测器进入绕67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星（以下简称“67P”）的预定轨道。虽然“罗塞塔”并非是第一个造访彗星的探测器——欧洲、美国、日本和苏 联的探测器在过去30年里已访问了7颗不同的彗星，但它却是所有探测器中第一个环绕彗星的。 图片说明:2014年11月12日，“菲莱”登陆器历史性地首次在彗星上实现了软着陆。 图片说明:2004年3月2日，“罗塞塔”探测器及搭载的“菲莱”登陆器由阿丽亚娜5型火箭发射升空。 图片说明:十年同游太空，这一刻，永别！“罗塞塔”和“菲莱”分离后，互相拍下了对方的身影：上图为“菲莱”拍摄的“罗塞塔”，下图为“罗塞塔”拍摄的“菲莱”。 图片说明:照片来源：欧洲空间局（ESA） 你未必知道的“罗塞塔”彗星之旅 ■谢懿 首个环绕彗星飞行 在“罗塞塔”开始环绕67P之前，人们对它的认识很有限。早期的观测显示，67P具有奇特的哑铃形，布满了陨石坑和巨石。它的最大长度为4千米，但在如此小的天体之上却具有复杂多变的地貌。 探测67P的不止是“罗塞塔”。在它的一侧还搭载着一个着陆器，被称为“菲莱”。欧洲中部时间2014年11月12日，经过7个小时的下降，它成功软着陆到了该彗星的表面，成为第一个登陆彗星的人造探测器。这一着陆地点被称为“阿加勒凯”。 通过轨道器“罗塞塔”和着陆器“菲莱”，科学家将勘测该彗星的整个核心，研究它的化学成分和矿物特性（包括“菲莱”从其表面和地下所采集的样本），并分析从其表面所喷出的气体和尘埃颗粒。 为什么选中67P 当然，几乎所有的周期彗星都能满足这些要求。那么是什么让欧洲的科学家选择67P作为“罗塞塔”的目标呢？它最初甚至都不是ESA的首选目标。一开始的设想是访问一颗相对活跃的周期彗星，而且它的轨道要靠近地球绕太阳的公转平面。后者更有利于探测器做轨道机动、长时间环绕并释放着陆器。于是，这就需要在“罗塞塔”发射的轨道上寻找到一颗符合这些条件的彗星。 随着2003年1月升空日子的逐渐临近，ESA将目光集中到了46P/维尔塔宁彗星（以下简称“46P”）身上。然而，在发射前一个月，一枚阿丽亚娜5型火箭发射失败，这枚火箭与将要发射“罗塞塔”的类似。ESA停飞了这一型号的火箭，直到工程师们查出了原因——主助推器存在冷却剂泄漏，但这也关闭了飞往46P的发射窗口。 到“罗塞塔”准备于2004年3月2日发射时，67P进入了人们的视野。1969年9月，使用位于哈萨克斯坦阿拉木图天体物理研究所的50厘米望远镜所拍摄的照相底片，天文学家克林姆·丘留莫夫和斯维特拉娜·格拉西缅科发现了这颗彗星。奇怪的是，即使在当时这颗彗星仍屈居次席——丘留莫夫是在格拉西缅科拍摄32P/科马斯索拉彗星的底片上偶然发现它的。 67P属于木族彗星——因从木星近旁飞过而轨道被改变的周期彗星。天文学家认为这些天体起源于海王星之外的大型冰质天体带——被称为柯伊伯带。在那里所发生的天体间碰撞会产生较小的碎块，海王星的引力则会把它们中的一些送入内太阳系。最终，木星的强大引力会将它们俘获进入短周期轨道。尽管过程曲折跌宕，但木族彗星的内部很可能保留有太阳系诞生时的原始物质。 对67P路径的计算显示，它曾经和木星发生过数次交会。在过去的200年中，最近的一次交会出现在1959年2月4日，当时两者距离只有780万千米。这次交会改变了67P的轨道并将其近日点距离削减了一半以上，到了约1.86亿千米——进入了“罗塞塔”可及的范围之内。 独特的三角形轨道 从2014年5月开始，任务控制人员进行了一系列共9次的推进器点火，在8月6日把“罗塞塔”送到了67P的近旁。在约100千米的距离上，“罗塞塔”推进器再次点火，进入了环绕轨道。不过，这一轨道并非呈通常的圆形或椭圆形，而是一个三角形。该彗星微小的质量意味着无法施加太大的引力，所以“罗塞塔”需要进行一系列的点火操作才能维持在轨道上。 在8月间，“罗塞塔”完成了两条三角形轨道，前者的高度约100千米，后者的则为50千米。9月初，“罗塞塔”进一步下降到了其勘测轨道并在那里运转4周。科学家们预计，在29千米的高度上67P才能俘获住“罗塞塔”，此时它的轨道才会变成圆形。不过控制人员会把它的轨道放得更低，最终会定在距其表面19千米的地方。 从8月末到10月，“罗塞塔”为“菲莱”寻找了若干个潜在的着陆地点。自发射起，这个100千克的有效载荷就连接在“罗塞塔”的身边，等待着机会的出现。在ESA和着陆器科学团队选定了科学上有趣且又安全的地点之后，它就出动了。 出乎意料的是，“菲莱”触地了67P三次才最终停在了其表面上，经历了一次大跳和一次小跳。由于67P自身的引力很小，因此按照原计划“菲莱”在触地时会发射鱼叉来固定自己，但鱼叉并没有被射出。于是，在第一次触地后，“菲莱”从67P的表面被反弹了起来，滞空近2小时。期间，以每秒38厘米的速度，运动了近1千米。之后，它又经历了一次小弹跳，以每秒3厘米的速度运动了近7分钟。 在“菲莱”成功触地67P后，其搭载的10台仪器便开始工作。两个照相系统会拍摄其表面的全景和高分辨率图像。（它们在“菲莱”下降的过程中也会不断地抓拍图像。）其他的仪器将研究其表面和内部的组成和性质，另有一个钻机会对其表面之下的物质进行采样和分析。 “罗塞塔”的项目科学家曾说，当2014年8月6日它开始环绕彗星时，你可以把科学家们已经完成的工作比作是在一个大城市中寻找一粒尘埃。然而，在不到一个月的时间，这粒尘埃已变成了一个独立的世界。到明年的这个时候，67P应该会成为整个太阳系中被研究得最深入的彗星。 （作者为南京大学天文与空间科学学院副教授） 追星花絮 “罗塞塔”彗星探测计划是欧洲空间局(ESA)的一项探测任务，整个项目耗资约13亿欧元。 三次绕回地球 “罗塞塔”发射时重约3000千克，其中有超过一半的燃料，阿丽亚娜5型火箭无法直接把它送往目的地，仍需要帮助才能抵达目标彗星。为此，它迂回64亿千米，飞掠行星4次来获得加速。 2005年3月4日、2007年11月13日和2009年11月13日，在从1955千米到5301千米的距离上，地球分别3次对其进行了引力助推。2007年2月25日，“罗塞塔”从火星表面上方250千米处飞过，再次获得助推。上述每一次的飞掠都给了任务科学家以机会来测试搭载的仪器设备，确保一切工作正常。 追星途中经历和收获 “罗塞塔”在10年飞行途中，还分别于2008年9月5日和2010年7月10日，飞掠了第2867号小行星施泰因斯和第21号小行星司琴星，对它们进行了观测。 观察显示，施泰因斯这颗主带小行星的大小为6.7×5.8×4.5千米，拥有许多大型的环形山，但小型的则相对较少，这可能是因为山体滑坡填补所致。司琴星这颗主带小行星的大小是施泰因斯的近20倍，为121×101×75千米。从3162千米远的距离上，“罗塞塔”拍摄的图像显示司琴星由年龄差异巨大的部分组成。其最古老的地区看上去至少有35亿年，而最年轻的则可能只有几百万年的历史。 为节省能源，“罗塞塔”于2011年6月8日被切换成休眠状态，只能靠太阳能电池板来产生其所需的所有电力；在31个月的休眠期中，它运动的范围远超出了此前任何由太阳能供电的探测器。它中断了与地球的所有通讯，只产生足够的热量来防止自身和仪器设备“冻僵”。它还为搭载的一个“闹钟”供给了少量电力，后者在2014年1月20日如期将这个彗星探险家从沉睡中唤醒。 三个名字的含义 当欧洲空间局（ESA）在给将造访67P彗星的两个探测器起名的时候，他们把目光转向了历史。 “罗塞塔”指的是罗塞塔石碑。它是古代埃及时期的一大块火山玄武岩，目前陈列在伦敦大英博物馆。在这块石碑上用3种文字刻着公元前二世纪的法令，即古埃及象形文字、通俗体文字和古希腊文。 “菲莱”是尼罗河中的一个小岛，在那里发现了含有希腊和象形文字铭文的方尖碑。19世纪20年代，该方尖碑被运到了英国并保存至今。这一方尖碑为破译罗塞塔石碑的象形文字提供了最后的线索，后者则成为了了解古埃及文明的关键。 1970年尼罗河上游高坝建成后，菲莱岛上之前被淹没的神庙重新露出水面，但其中的神龛破坏严重，于是这些神龛被迁至附近“阿加勒凯”岛的高地，这一名字现在被用来命名“菲莱”在67P上的登陆地点。 以类似的方式，ESA希望“罗塞塔”、“菲莱”和“阿加勒凯”可以成为破解彗星之谜并更好认识太阳系诞生的钥匙。
