人類探索太空新里程!探測器首次登陸彗星

歷經10年,飛越64億公里距離後,由歐洲太空總署(ESA)發射的「羅塞塔號」(Rosetta)上的登陸器「菲萊號」(Philae), 11 月 12 日在彗星「67P/楚留莫夫─格拉希門克」(67P/Churyumov- Gerasimenko,簡稱67P)的地表成功著陸,展開為期4個月的研究探測任務,協助人類深入瞭解彗星,解析太陽系的形成過程,從而探索地球生命可能的起源。這是有史以來人類探測器首次登上彗星的行動。

philae

67P彗星目前距離地球 4.05 億公里,大約處於木星和火星軌道的中間位置。2004 年 2 月 26 日,歐洲太空總署「羅塞塔號」探測器在法屬圭亞那庫魯航天中心發射升空。「羅塞塔號」自重達 3 噸,攜帶了一顆重約 100 公斤的小型著陸器「菲萊號」,其任務就是追趕67P彗星,並將 「菲萊號」送上彗星表面,整個項目耗資大約 10 億美元。

降落難度高 成功機率僅¾

先前,計劃的主持人詹森(Fred Jansen)表示,「菲萊號」成功登陸的機率約為75%;考量到整個計劃投入的時間、心力與金錢,這不算是一個很高的數字。美國航太總署(NASA)2001年便曾成功讓探測器登陸433愛神星(Eros),但「菲萊號」是人類史上首個登陸彗星的嘗試。有多個原因讓登陸計劃困難重重。

與小行星不同,彗星很大成分是水結成的冰,會持續散發灰塵與氣體,本質上並不穩定。受到太陽加熱時,蒸發的速度會變快;這有可能損壞「菲萊號」與「羅塞塔號」。

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其次,彗星67P以每小時6萬6000公里的速度飛行,長約4公里,寬3.5公里,表面布滿斷崖、斜坡、坑洞與大石塊。當科學家在7月得知表面情況時,有些人認為登錄將不可能成功。但在排除多個危險地區後,科學家最後選定一個大小僅1平方公里的地區作為登陸點,命名為「阿吉奇亞」(Agilkia)。這是尼羅河中的一個小島,伊西絲(Isis)神廟所在地;此神廟先前位於菲萊島上。

如果「菲萊號」在這之外的地區降落,就更可能翻倒。科學家的計算必須極其精準,彗星形狀奇異的重力場、蒸發的水與灰塵都必須納入考量。在脫離羅塞塔號時,僅僅1吋的誤差,也可能使降落位置差了250公尺之大。甚而,由於降落過程遠在地球5億公里之外,羅塞塔與菲萊必須自動完成整個過程;這個程序一旦開始,遠在德國達姆施塔特(Darmstadt)的科學家們毫無調整的機會。

再者,小彗星上的重力十分微弱,太空人一跳就可躍出其重力範圍。為了確保菲萊號能穩穩抓住彗星表面,它的三支腳架上備有冰鑽,以及類似魚叉的固定錨,要在觸地時發射、抓緊彗星67P。固定錨僅有一次發射機會,無法收回再射一次。

可能揭露太陽系與地球生命的重要信息

彗星是太陽系在行星形成時期,殘餘下來的冰冷遺跡。科學家估計,彗星大約形成於45億年前,它們有如時光膠囊,保存了太陽系的極早狀態,可以讓我們更了解當時太陽系的組構情況。除了改良科學家的太陽系模型,另一項最令人期待的資訊是,彗星可能可以提供地球生命起源的決定性證據。

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菲萊號拍下的彗星影像(美聯社/歐洲太空總署)

科學家已經知道,彗星上帶有胺基酸,這是細胞組成的一種關鍵成分。如果能在彗星上發現關鍵的胺基酸與水,就能更加了解地球上的生命是否來自數十億年前的彗星撞擊,帶來了必要的水與有機分子。這將進一步確認地球生命確實來自太空,也能更了解一顆星球如何變得適於人居。

推進器與固定錨故障

12日時,登陸器「菲萊號」未能完全甦醒,於是科學家將它重新開機。但在菲萊號成功脫離羅塞塔號後,科學家們發現它的後端推進器發生問題。這個推進器的功能是在「菲萊號」觸地時,協助它以魚叉及冰鑽固定自己,以免被後座力彈回太空裡。更慘的是,固定錨也沒有成功發射,因此「菲萊號」著地後彈了起來,然後才又落回彗星表面。

此外,科學家也在致力解決登陸器通訊間斷的問題;但這對整個任務的影響較小。詹森說,「20年前,我們想在一個一無所知的彗星上降落。這當然會有風險。」投入計劃18年的羅賽塔飛行任務總監艾可馬佐(Andrea Accomazzo)也表示,「探索總是伴隨著風險。如果不想承擔風險,一開始就不應該投入探索。」

約有64小時蒐集資訊

「菲萊號」上載有10個器材,分別蒐集諸如光線、電磁與熱度等資料;在上方飛行的羅賽塔也有11個偵測儀器。菲萊號將能傳回人類前所未見的圖像,並往彗星地表下鑽、取得樣本以進行分析。

雖然「菲萊號」現有電力大概只能維持64小時運作,但這段時間以足夠蒐集大量豐富資料。「菲萊號」上的太陽能板,也可支援每天約1小時的電力運作,延續約5個月。

未來挑戰與結局

彗星67P每6.45年繞太陽一圈,當它越來越靠近太陽時,釋放的灰塵與氣體也會越來越多。這可能會傷害到停在上頭的菲萊號,與一同飛行的「羅塞塔號」。當彗星67P明年8月13日來到最靠近太陽的近日點時,上升的溫度也可能會損害「菲萊號」。

依照計劃,在「菲萊號」停止運作後,它將會永遠停留在彗星67P上。「羅塞塔號」在2年內也會繼續跟著它飛行,直到功能停止。科學家已安排「羅塞塔號」在停止運作後,也會降落於彗星上,與「菲萊號」再度重聚。

來自「菲萊號」著陸器設備的首批數據已經傳輸至設於法國圭亞那庫魯航天中心。初步照片顯示,彗星表面充滿大量石塊、岩壁和凹坑,地表還升騰著氣流和塵埃。在接下來的兩天半時間內,「菲萊號」將充分利用電池電量采集數據和展開科學實驗。科學家認為,此次在彗星表面的近距離研究將有助於人類理解太陽系形成的原理。■

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