登陆彗星 菲莱谱传奇

司马杭仁

罗塞塔彗星轨道器，经过2个月对67P彗星表面的绘图，探测其引力、质量、形状和大气等，以及挑选着陆地点后，将在今年11月11日，向67P彗星的彗核投放其所携带的世界第一个彗星着陆器菲莱。菲莱着陆后，将在其表面进行考察，对该彗星核以及彗星射出的气体、尘埃进行详细研究，以帮助弄清与太阳系形成和生命起源相关的奥秘，帮助科学家们进一步了解彗星的性质和组成。预计，这项探测任务将于2015年12月结束。

人類對彗星的探測歷程

至今，人类已开展过两次大规模发射彗星探测器的活动，第一次是在20世纪80年代，第二次是从1999年到现在。从技术上讲，第二次与第一次相比发生了质的飞跃，对世界范围内的其他空间探测也有巨大的推动作用。

1984-1986年，全世界先后发射了5个哈雷彗星探测器，目的是对著名的哈雷彗星回归进行探测。但是这次大规模彗星探测没有直接登陆彗核进行研究，也没有收集彗星物质返回地球。

2004年3月2日发射的欧洲罗塞塔首次实现了近距离绕彗星运行、首次伴彗星一起在接近太阳的过程中边飞行边观测。

2005年1月12日发射的美国深度撞击用于探测彗核内部与其表面之间的不同。这是人类第一个实际接触并探索彗星的空间活动。2010年11月4日，深度撞击轨道器又从近距离掠过哈特利-2彗星时拍摄了彗星的罕见特写图像，成为首个近距离造访2颗彗星的探测器。

2006年1月15日，美国星尘返回舱首次携带怀尔德-2彗星样本返回地球。星尘于2004年1月2日与怀尔德-2彗星交会，并捕获了彗星物质粒子。现有100名专业研究人员和上千名业余好者参与彗星尘埃的分析和研究，完整的分析可能要耗时10年。

兩器各顯神通

罗塞塔由14个欧洲国家及美国的50余家公司参与，项目主承包商为欧洲阿斯特里姆公司。它的起飞重量3000千克，由罗塞塔轨道器和菲莱着陆器组成。轨道器用于分析彗星的物理和化学构成及其电磁和引力等特性；着陆器装有用于取样和就地研究分析的探测仪器。

罗塞塔轨道器为长方体结构，尺寸为2.8米×2.1米×2.0米；主推进系统采用24台10牛双组元推力器；双太阳电池翼的总面积为64平方米，每个太阳电池翼由5块太阳电池板构成，可旋转180度，功率在距离目标彗星3.4AU处为850瓦，距离该彗星5.25AU处为395瓦；顶部的有效载荷舱安装了总质量165千克的有效载荷，侧面安装了1副直径2.2米的可控高增益天线。

着陆器菲莱的名字是由一个15岁的意大利女孩提出的，这个女孩在欧洲年轻人命名探测器的竞争活动中胜出。菲莱大小如同一个电冰箱，由1块基板、1个仪器平台和1个多面体夹层组成，所有结构采用碳纤维。实际上，菲莱是一个微型实验室，装备了10种总质量为26千克探测设备，这些设备将用于对彗核表层以下的物质取样，并把拍到的照片通过罗塞塔传回地面控制中心。这些设备标志着欧洲对太空研究的全新战略思路和设计理念。

成功探測彗星的關鍵點

罗塞塔将于2014年11月11日向彗星表面投放100千克重的菲莱着陆器，它落在彗星冰盖上并进行化学检测。这将是航天器首次登陆彗星，也是一次从没有尝试过的危险实践。

如果登陆成功，该着陆器将在彗星表面采集样品，并拍摄与67P彗星一起于2015年8月到达近日点时的图片。2014年8月至2015年底，罗塞塔会伴随着67P彗星逐渐接近太阳，从而探测在太阳光的加热作用下彗星生成的气体和尘埃（即彗发），并对彗星的重力场、质量和外形等进行全面的探测。科学家希望通过罗塞塔的工作，对这些神秘的冰冻天体有更多的了解，这或许对揭开太阳系早期环境的谜题有所帮助。2015年12月，罗塞塔将完成使命，回到地球附近。整个彗星探测任务将历时10～11年。

这次对彗星的探测能否成功，第一个关键点是，要看菲莱能否在彗星表面成功着陆。菲莱装在罗塞塔轨道器的侧面，着陆时采用腿式缓冲机构。由于该彗星的引力很小，当着陆器在彗星表面着陆时要防止被弹出去。科学家们将使菲莱减速后缓慢自然降落，速度是1米/秒。即使是这样，仍旧像人在行走时撞上墙一样，所以着陆器有3条“腿”，在与彗核接触瞬间3条腿可以吸收掉大部分撞击功能，起到缓冲作用。一旦同彗核接触，立即伸出一个类似“鱼叉”的叉钩，将自己固定在彗核表面。这就像停靠港口的航船抛锚一样。

另一个关键点是罗塞塔可以获得多少太阳能。在飞行中，它要展开一对14米长的太阳电池翼，并能够在极低温的状态下吸收微弱的太阳能。菲莱也必须调整好太阳能电池板，因为着陆后它就必须依靠太阳能发电维持工作。但它身处碎屑喷射的环境下，太阳电池板将很容易被尘埃覆盖而影响发电效率。

菲莱考察的最短时间为几星期，但也可能会持续数月。在菲莱着陆器失效后，罗塞塔轨道器将继续跟随彗星运动。如果菲莱着陆器能够成功在彗星着陆，它将在空间探测领域创造新奇迹。