罗塞塔奥德赛:有史以来第一个彗星追逐者
那是20年前的事了…
彗星是时间胶囊,包含太阳及其行星形成时期遗留下来的原始物质。但在科学家计划罗塞塔号任务之前,只有少数航天器只在短时间内近距离观测过一颗彗星,更不用说试图追踪彗星甚至降落在彗星上,将太空科学推向了极限…
20年前的2004年3月2日,欧洲航天局的罗塞塔号任务乘坐阿丽亚娜5号从法属圭亚那起飞,进行79亿公里的飞行,与67P Churyumov Gerasimenko彗星(简称67P)交会,然后将其小型着陆器Philae送上月球表面。
但67P并不是罗塞塔任务的最初目标——它实际上是在2003年前往46P/维尔塔宁彗星的,然而,在阿丽亚娜5号出现问题后,发射器停飞,直到发现故障,阿丽亚娜五号为下一次发射做好了准备。这意味着科学家们必须寻找一个轨道相似的新目标,因为他们只有一次机会捕捉到那颗彗星。
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在10年的旅程中,空中客车公司制造的罗塞塔号利用地球和火星的引力进行了一系列轨道机动,作为一个弹弓,加速并达到追赶67P所需的55000公里/小时(超过每秒15公里!)。以这样的速度飞行并试图与只有4公里宽的彗星交会,被描述为一只苍蝇试图降落在一颗高速子弹上。罗塞塔号在距离太阳最近的点遮蔽彗星时,实际上达到了123000公里/小时。
2011年7月,罗塞塔号因其追逐67P的寒冷而孤独的旅程而进入冬眠状态。它是通过用相当于六个灯泡的热量来停止冷冻燃料来维持生命的。值得庆幸的是,2014年1月,该航天器成功地被4个预先编程的内部闹钟唤醒,并开始了其棘手的67P最终接近。2014年8月6日,其推进器将航天器送入彗星上方100公里的轨道,并与彗星在太空中的速度相匹配。现在罗塞塔开始了它的工作,通过测量彗星的所有参数,并扫描和绘制这个未知天体的表面,找到一个降落的地方。
每个人都记得小着陆器菲莱弹到彗星表面——但这只是罗塞塔的成就和发现之一。罗塞塔号配备了11台仪器,在彗星不活跃时对其进行了惊人的测量,然后在彗星接近太阳并活跃时对它进行了研究。至关重要的是,还看到了当它飞离我们的恒星并再次平静下来时发生的事情。
在旅途中,罗塞塔号必须经受住来自金星的太阳灼热,以及来自木星的深空温度降至零下270°C,同时确保其燃料不会结冰。
正如当时担任空中客车公司罗塞塔项目经理的Gunther Lautenschlaeger所说:“到达地平线后面,这是一个前所未有的挑战,我们必须为航天器开发新的概念,使其能够自主运行和生存。我们所取得的成就为许多现代空中客车航天器铺平了道路。”
一个例子是为使罗塞塔号在其最远的位置保持活力而开发的巨大太阳能电池阵列,与地球轨道相比,那里只有4%的阳光。这项革命性的技术使这些阵列能够为2023年发射的JUICE开发,JUICE正成功驶向木星及其结冰的卫星。
“菲莱”号着陆器实现了世界上第一次彗星着陆,它成功地完成了大部分任务,将科学数据发送到罗塞塔,然后再传输到地球。不幸的是,它最后的休息地太阴凉了,无法给电池充电,因此55小时后它进入冬眠状态。
令人难以置信的是,在菲莱号在其昏暗的着陆点沉寂了六个多月后,菲莱号于2015年6月14日复活,并发射了罗塞塔号。并开始发回更多独特的、宝贵的数据。2016年9月初,在这项重大任务即将结束时,第一张照片显示了菲莱的结局,他被楔入了一条被命名为阿比多斯的黑暗裂缝中。
最后,在9月30日,罗塞塔号被指示可控地降落到彗星表面——但与其他高速撞击的探测任务不同,罗塞达号的着陆速度是2公里/小时。
每个人都会永远记得菲莱彗星的着陆,但如果没有令人惊叹的罗塞塔飞船,这是不可能的。它不仅成功地与彗星交会,而且成功地绕彗星运行了两年多,高度从100公里一直到2公里。信号从地球到达航天器需要40分钟。罗塞塔的自主导航系统必须完美工作,才能为所有11台科学仪器提供彗星的完美视野。他们的旅程一直持续到小行星带之外的深空,一直到离太阳最近的地方,然后再次离开,不断扫描彗星,产生巨大的数据量,当然,还拍摄了数百张令人难以置信的照片。这是一个值得铭记的真正使命。
事实与数字:
发布时间:2004年3月2日
第一次地球重力援助:2005年3月4日
火星重力辅助:2007年2月25日
第二次地球重力援助:2007年11月13日
小行星斯坦斯飞越:2008年9月5日
第三次地球重力援助:2009年11月13日
小行星Lutetia飞越:2010年7月10日
进入深空休眠期:2011年6月8日
退出深空休眠:2014年1月20日
彗星交会演习:2014年5月至8月
彗星到达时间:2014年8月6日
菲莱着陆器交付:2014年11月12日
最接近太阳:2015年8月13日
任务结束:2016年9月30日
空中客车公司建造的罗塞塔号是有史以来第一艘绕彗星运行的航天器,其着陆器菲莱号是第一艘降落在彗星上的航天器。
罗塞塔号总共行驶了近80亿公里。
罗塞塔号宇宙飞船搭载了11台仪器完成了此次任务。
罗塞塔号需要10年才能达到与彗星相同的速度。
罗塞塔号能够以55000公里/小时(在交会处)到123000公里/小时的速度(在太阳最近点)跟踪彗星。
轨道飞行器的质量不到3吨,否则就不可能到达彗星——尽管船上有1670公斤的燃料。科学有效载荷重量为165公斤,着陆器(菲莱)重量为100公斤。
尺寸:轨道飞行器:2.8×2.1×2.0米,带两块14米长的太阳能电池板\
两个距离的高性能太阳能阵列(68平方米)。
在接近彗星前持续了900多天的冬眠期间,罗塞塔号距离太阳太远,以至于太阳能电池阵列只能从太阳获得400瓦的能量,相当于六个灯泡!
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