罗塞塔项目
为什么探测器要登陆彗星？
太阳系里的彗星，大部分在远离太阳的极其寒冷的地方出没。彗星上保存着太阳系形成早期的最原始的物质，可是，彗星究竟是由什么物质组成的，我们对此只有猜测而不能定论。 为了采集彗星的原始物质，1999年2月，美国航天局派出了“星尘号”探测器，它在2004年与一个叫“怀尔德2号”的彗星相遇。“星尘号”探测器是一个质量达385千克的机器人，在地球引力的帮助下，它穿越4.8千米的彗星轨道平面和彗星相遇。在相遇之时，“星尘号”伸出一只用气凝胶构成的巨型“手套”，从彗尾处收集星体物质，将它装在返回舱里，带回地面。预计，科学家在2006年可取得彗星尘埃，这将是人类第一次从“地—月系统”外收集到的天体标本。如果此项计划能成功的话，我们就可知道看似披头散发的彗星，究竟是由什么物质构成的了。 与此同时，一项更加激动人心的探测并登陆彗星的计划也开始酝酿。 一位名叫布莱恩·缪尔黑德的美国科学家，设计了这样一个奇思妙想，他准备派遣一个叫“深空4号”的探测器，在距地球几亿千米外的一颗名叫“坦普尔1号”的彗星上登陆。 “坦普尔1号”彗星每隔5年半绕太阳一周，它的轨道直径大约是6千米。尽管科学家相信彗星是由冰和尘埃组成的，可是在没有采集到彗星的实样以前，总是一个未知数。科学家设想，彗星表面的质地在棉絮和混凝土之间，因此为登陆器设计了一个类似鱼叉的装置。如果彗星的表面坚硬，鱼叉就锚定在它的表面；如果彗星表面柔软，鱼叉就会完全陷入彗星表面，然后展开一把小小的金属伞，以便固定在那里。 “深空4号”于2003年4月发射升空。在发射2年半以后，探测器将与“坦普尔1号”彗星相会。然后，在彗星的周围逗留115天，寻找登陆点。 “星尘号”探测器的取样和“深空4号”探测器的登陆，将谱写人类探测彗星的新篇章。
罗塞塔号彗星探测器的提速原理
欧洲航天局2005年3月7日发布公告称，2004年3月发射的欧洲“罗塞塔”彗星探测器于5月4日首次飞经地球，“罗塞塔”利用了地球引力的拉扯效应，大幅度提升了飞行速度。专家们将这一现象比喻为“跳板效应”。“罗塞塔”探测器计划用约10年时间追上一颗名为丘留莫夫-格拉西缅科的彗星。如果一切顺利，预计在2014年1月，“罗塞塔”将到达距这颗彗星几公里处，并成为人类首个围绕彗星运转、进而施放登陆器在彗星表面着陆的探测器。然而追赶彗星需要巨大的能量，“罗塞塔”探测器重达3吨，所携带的能量是有限的。因此，科学家专门设计了让“罗塞塔”3次飞过地球，并且在2007年与火星“擦肩而过”的路程。这样，在这几次巧遇中，“罗塞塔”将利用地球或火星的引力助推作用（借力飞行），大幅度提升飞行速度，同时节省飞行能量。 地球的引力好比是一个跳板，而探测器好比石子，在跳板的弹力作用下，石子的运动速度可以大大提高。“罗塞塔”探测器本次是以每小时38000公里的速度在距地面约1954公里的高度飞经地球，此后它的速度还将不断增大。预计在地球和火星引力的多次拉扯下，探测器最终将得以飞行50亿公里路程，赶上丘留莫夫-格拉西缅科彗星。 天文学家认为，彗星是由太阳系诞生初期的物质构成的，由于它自身的温度极低并处在温度极低的宇宙空间，因此在太阳系诞生46亿年来，彗星几乎始终保持着形成初期的状况，对它进行研究将有助于人类揭开太阳系形成之谜。
罗塞塔号彗星探测器的研究成果
欧洲空间局罗塞塔飞船在对格拉西门克彗星进行探测时发现了分子氮，科学家认为分子氮的发现暗示太阳系在形成早期就已经拥有一些生命分子。由于格拉西门克彗星来自太阳系的边缘地区，极低的温度使得分子氮可保存在冰封的环境中，同时科学家此前也在太阳系外侧轨道的卫星和行星上发现过类似的分子氮，由此可以推测格拉西门克彗星背后还拥有一个更大的彗星家族，氮分子是该家族的基本特征之一。对于太阳系外侧轨道天体上出现的分子氮，科学家认为其来源可能为太阳系边缘的彗星，当这些彗星往太阳系内侧轨道方向移动时，就会把太阳系边缘的物质带入其中。根据欧洲空间局的科学家介绍：我们在大气稠密的土卫六、冥王星以及海王星的卫星上都发现了类似的物质。早期的探测中，科学家主要在氨或者氰化氢的化合物中检测到氮，而本次发现的分子氮则是第一次。罗塞塔探测器发现格拉西门克彗星可能存在氮分子的时间为去年10月，探测器上携带的ROSINA仪在距离彗星表面10公里的地方发现了该物质。出乎科学家意料的是，分子氮与一氧化碳在彗星上比例明显要小于基于早期太阳系模型的预测。欧洲空间局的解释是分子氮在零下220摄氏度至零下250摄氏度之间时，会被“笼状”水冰包合物困在其中。在实验室的研究中，分子氮在零下253摄氏度时可能被困于冰物质中。随着彗星逐渐接近太阳，彗星表面的冰物质开始融化，困在内部的分子氮开始被释放出来，于是罗塞塔探测器检测到分子氮的信号。
“罗塞塔”号彗星探测器的一生你了解吗？
“生活不止眼前的苟且，还有诗和远方的田野。” 人类的求知动力总是能驱使越来越多的、有好奇心的人对深空探测展开新的尝试。如今，人对于太阳系的了解已由地-月空间拓展到了太阳系其他行星、它们的卫星，以及“宇宙使者”——彗星。信息传播技术的发展，使我们足不出户便可以目睹距离地球亿万千米外那一幕幕“惊心动魄”的画面。追逐丘留莫夫—格拉西缅科彗星的历程就是探测器“罗塞塔”号为我们送上的“大戏"! 1969年9月11日黑夜，天文学家克利姆·丘留莫夫（ Клим Чурюмов）和斯维特兰娜·格拉西缅科（Светланa Герасименко）在基辅大学天文台正在对科马斯-索拉彗星（32P/Comas Sola）进行观测拍照。直到9天后他们才惊喜确认照片中的这颗日后以他们姓氏命名的彗星——丘留莫夫—格拉西缅科彗星。彗星公转周期6.44儒略年，属短周期彗星。由此为日后上演“罗塞塔”号追彗大戏提供了前提。 ▲1975年，塔吉克斯坦的杜尚别，克利姆和斯维塔在40厘米蔡斯光学望远镜前合影。 2004年3月2日以罗塞塔石碑为名的彗星探测器“罗塞塔”号（Rosetta）在法属圭亚那发射升空。罗塞塔石碑是人类学家成功破译古代埃及象形文字的关键，欧洲空间局借此表达探测器能在研究太阳系起源的过程中起到同等重要作用的愿望。起初，“罗塞塔”号的追彗目标是46P/沃塔南彗星，由于发射延迟，科学家不得已而选择了性质相同的丘留莫夫—格拉西缅科彗星作为探测目标，历经发射计划两度更易，搭载“菲莱”彗星着陆器的“罗塞塔”终于驶向深空。为了能在彗星上找到可能存在的生命，探测器全程在像电影《The Boy In The Plastic Bubble》中那样的无菌罩内制造安装，以避免将地球生物错误地带到天体上。至2014年，“罗塞塔”号探测器在10年追彗旅途中共3次飞越地球，1次飞掠火星，利用行星引力加速节省了大量飞行燃料。10年间，“罗塞塔”号还忙里偷闲的对火星、火卫一、火卫二，以及直径达120千米的小行星鲁特西亚进行了飞越探测和拍照。抵达木星轨道附近后，探测器明显“体力不支”，于2011年6月8日开始进入休眠状态。这个“小盹儿”一共持续了31个月。在总共飞了70亿千米后，探测器进入“楚留莫夫-格拉西门克”彗星轨道，与彗星相聚不到100千米时，探测器“罗塞塔”兴奋地开始为彗星拍照。2014年11月12日，人类有史以来的首次彗星“软着陆”成功上演。 丘留莫夫—格拉西缅科彗星是欧洲空间局于2004年3月2日发射的“罗塞塔”号探测器的目标天体。2014年8月6日，“罗塞塔”号探测器与彗星会合，并在同年9月10日进入预定轨道，11月12日，其搭载的冰箱大小的“菲莱”号着陆器成功登陆彗星丘留莫夫—格拉西缅科表面。尽管地球上的工程师和科学家为着陆器选择了多达5个备选着陆区，但是着陆器在艰难的跳跃了几次后，最终还是落在了一个每个彗星日（12.4小时）只能见到1个半小时太阳的“阴凉地”里。最终也正是由于能源耗尽，“菲莱”被迫“昏睡”过去。期间，伴着彗星一直在飞的罗塞塔号对彗星进行了遥感探测。通过“罗塞塔”号携带的窄角相机，科学家还意外发现了正在玩躲猫猫的“菲莱”。（下图中红圈标识部分） “罗塞塔”的一些重要的科学发现 ▲“罗塞塔”号携带的微型成像尘埃分析系统（MIDAS—Micro-Imaging Dust Analysis System）分析数据公布。该系统是真正意义上的第一台宇宙原子显微镜。结果显示彗星67P（кометa Чурюмова—Герасименко）年龄45.7亿年。 ▲"罗塞塔"号在67P上找到了氪和氙元素。 ▲“罗塞塔”号发现彗星67P磁场自由空腔。 ▲根据“罗塞塔”号探测数据，科学家推算在整个探测器伴飞过程中，彗星共向宇宙空间内“挥洒”超过64亿千克的水。 “英勇就义”不只“罗塞塔” 在写这篇短文的时候，劳模“罗塞塔”号正在逐渐接近彗星表面，直至撞上这颗相伴多时的彗星。在撞击过程中，“罗塞塔”号上搭载的仪器将继续忠实而努力的工作，向地球传回关于彗星表面尘气混合区域、太阳风与彗星相互作用的探测数据。探测器“罗塞塔”计划于2016年9月30日下午12时许撞向彗星丘留莫夫—格拉西缅科。在人类深空探测史上，以这种悲壮的方式结束自己生命，从而让我们了解天体内部结构的探测器又何止“罗塞塔”。2006年9月3日，“智能一号”（SMART-1——Small Missions for Advanced Research and Technology）对月球表面进行了撞击，完成其最终使命；2005年7月4日美国“深度撞击”号探测器向彗星“坦普尔1号”的彗核发射了一枚钢球，撞击过程持续了3.7秒。 承载人类智慧结晶的深空探测器正源源不断地奔向深空…… 作者：鲁暘筱懿。本文属作者原创文章，转载请注明作者及出处。
关于太空的知识
有关太空的知识：太空环境与地球环境大不相同，那里没有空气，没有重力，充满危险的太空辐射。地球大气层以外的宇宙间，大气层空间以外的整个空间。物理学家将大气分为5层：对流层、平流层、中间层、热成层和外大气层。太空指地球大气层以外的宇宙空间，将大气分为对流层（海平面至9千米）、平流层（9-45千米）、中间层（45-80千米）、热成层（80-400千米）和外大气层（400千米以上）。地球上空的大气约有3/4在对流层，97%在平流层以下，平流层的外缘是航空器依靠空气支持而飞行的最高限度。太空站又称为“空间站”、“轨道站”或“航天站”，是可供多名宇航员巡航、长期工作和居住的载人航天器。在太空站运行期间，宇航员的替换和物资设备的补充可以由载人飞船或航天飞机运送，物资设备也可由无人航天器运送。
金星快车的简介
“金星快车”是欧洲首个金星探测器，于去年11月9日自哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场搭乘“联盟”运载火箭升空。“金星快车”的研发工作耗时4年，造价3亿欧元。 “金星快车”将对金星进行为期486天的探测，主要任务是对神秘的金星大气层进行更精确的探测，分析其化学成分。此外，探测器还将就太阳风对金星大气和磁场的影响进行分析，并观测金星气候变化。探测器设计寿命至少达4年。“金星快车”总重量1270公斤(93公斤有效载重，570公斤燃料)。其外形尺寸为1.5 ×1.8 ×1.4米(不计长约8米的太阳能电池板)。“金星快车”携带了7种仪器，有空间等离子体和高能粒子分析器、高分辨率红外傅立叶变换光谱仪、紫外与红外光谱仪、无线电科学仪器、紫外-可见光-红外成像光谱仪、低频雷达探测器和金星探测照相机。可以对金星大气、离子环境及其与太阳风的相互作用等进行测量。金星快车于2005年11月9日发射，2006年4月进入金星轨道，预计2015年中期终止任务。发射“金星快车”探测器是为进一步揭示金星大气层的奥秘。人类最近一次探测金星是在1989年5月4日，美国用亚特兰蒂斯号航天飞机将“麦哲伦”号金星探测器带上太空，并于第二天把它送入金星的航程。在金星探测停顿了16年之后，“金星快车”的发射将推动人类对金星的研究迈入一个新阶段。
金星快车的金星简介
金星的轨道位于水星和地球轨道之间，是第二个靠近太阳的类地行星，也是太阳系中唯一一颗没有磁场的行星。在九大行星中金星是最接近圆形的，偏心率也是最小的。有人称金星是地球的孪生姐妹，确实，从结构上看，金星和地球有不少相似之处。金星的半径约为6073公里，只比地球半径小300公里，体积是地球的0.88倍，质量为地球的4/5；平均密度略小于地球。但两者的环境却有天壤之别，金星的一些特性甚至是难于理解的，因此，金星和地球只是一对“貌合神离”的姐妹。金星浓厚的云层把大部分的阳光都反射回了太空，所以金星表面接受到的太阳光比较少，大部分的阳光都不能直接到达金星表面。如果没有温室效应的作用，金星表面的温度就会和地球很接近。