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罗塞塔号

罗塞塔号（Rosetta）是欧洲太空总署组织的机器人空间探测器计划，研究67P/楚留莫夫－格拉希门克彗星。[4][5]2004年3月2日在圭亚那太空中心发射，10年8个多月后进入彗星轨道，随后其所携带的菲莱登陆器则于2014年11月12日在彗星上着陆。在2014年8月6日它接近到彗星约100 km（62 mi）的距离，并降低其相对速度为1 m/s（3.3 ft/s），从而成为意图会合彗星而进入其轨道的第一个航天器。[6]经过进一步的机动，计划是接近到30 km（19 mi）后和大约6周后进入轨道。[7][8]它是欧洲太空总署地平线2000（法语：Horizon 2000）基础任务的一部分，和它是被设计成既轨道环绕彗星又登陆彗星的第一个任务。[9]

罗塞塔号
Rosetta
罗塞塔的电脑模型
任务类型彗星探测
运营方欧洲太空总署
国际卫星标识符2004-006A
卫星目录序号28169
网站http://www.esa.int/rosetta
任务时长共12年6个月又28天
航天器属性
制造方空中客车国防航天
（前阿斯特里姆）
发射质量轨道器：2900公斤（6400磅）
登陆器：100公斤（220磅）
干质量轨道器：1230公斤（2710磅）
有效载荷质量轨道器：165公斤（364磅）
登陆器：27公斤（60磅）
尺寸2.8 × 2.1 × 2 米
功率850瓦，在3.4AU[1]
任务开始
发射日期2004年3月2日
07时17分51秒 UTC
运载火箭亚利安五号运载火箭 V-158
发射场圭亚那太空中心ELA-3（英语：ELA-3）
承包方Arianespace
任务结束
丢弃形式控制坠毁
最后通信2016年9月30日
10时39分28秒 UTC
（进入彗星轨道后2年又55天）
着陆地点马特区（Ma'at region）
飞掠火星
最接近2007年2月25日
距离250公里（160英哩）
飞掠小行星2867
最接近2008年9月5日
距离800公里（500英哩）
飞掠司琴星
最接近2010年7月10日
距离800公里（500英哩）
67P/楚留莫夫－格拉希门克轨道器
入轨2014年8月6日
09时06分 UTC[2]
轨道参数
近拱点计划200公里（120英哩）
转发器
频带S波段（低增益天线）
X波段（高增益天线）
带宽7.8 bit/s S波段
22 kbit/s X波段[3]
搭载仪器
ALICE：紫外成像光谱仪
CONSERT：用无线电波传输探测彗核实验
COSIMA：彗星二次离子质谱仪
GIADA：颗粒冲击分析仪和集尘器
MIDAS（英语：Micro-Imaging Dust Analysis System）：显微成像灰尘分析系统
MIRO：罗塞塔轨道器的微波光谱仪
OSIRIS：光学，光谱和红外远程成像系统
ROSINA：罗塞塔轨道器光谱仪离子和中性分析
RPC：罗塞塔等离子联盟
RSI：电波科学调查
VIRTIS：可见光和红外热成像光谱仪

罗塞塔号于2004年3月2日格林威治时间07:17由亚利安五号运载火箭发射，在2014年8月6日到达彗星。[10]罗塞塔号由两个主要部件组成：罗塞塔探测器，其中带有12个仪器，及菲莱登陆器，其中带有另外的9个仪器。[11]罗塞塔号的任务将轨道环绕67P/楚留莫夫－格拉希门克彗星17个月，并且被设计来完成对于彗星有史以来尝试的最详细的一个研究。任务是被从在德国达姆施塔特的欧洲太空运营中心（ESOC）控制。[12]

探测器以罗塞塔石碑为命名，希望此任务能帮助解开行星形成前的太阳系的谜。而登陆器以尼罗河中小岛的名字菲莱命名，有一块方尖碑在那里被发现且协助解读罗塞塔石碑。对罗塞塔石碑和方尖碑的象形文字的比较，催化埃及的书写系统的解密。同样，人们希望这些飞船将导致更好的理解彗星和早期太阳系。[13][14]

在它飞向彗星的途中，飞船已经完成2小行星的飞掠任务。[15]在2007年，罗塞塔号还进行了火星重力助推变轨（飞越）。[16]

罗塞塔号的菲莱登陆器于2014年11月12日在彗星上登陆，就是67P/楚留莫夫－格拉希门克彗星，成为有史以来第一个在彗星上的成功受控登陆的探测器。[17][18][19]天体物理学家伊丽莎白·皮尔逊说，虽然菲莱登陆器的未来是不确定的，但是轨道器罗塞塔号是任务的主力，并且它的工作将继续。[20]

任务简介

德国航空太空中心关于约罗塞塔号使命的9分钟长的视频报导。（全高清，英文）

背景

在1986年哈雷彗星来临时，曾有一群国际太空探测器被送去探测彗星系统，其中最重要的是欧洲太空总署非常成功的乔托号。在探测器传回大量丰富有价值的科学资料后，明显地需要增加更多探测器以了解复杂的彗星成分以及解决新增加的问题。

美国太空总署及欧洲太空总署员先有个别开发探测器的计划，NASA的探测器是Comet Rendezvous Asteroid Flyby（CRAF）任务。NASA在1992年因预算限制放弃CRAF后，欧洲太空总署决定自行研发太空船。1993年野心勃勃的样本取回任务对于欧洲太空总署预算明显地不切实际，所以重新设计任务，最终的任务类似原本已经取消的CRAFT任务：小行星飞越，接着彗星会合及实地调察（in-situ），包括一个登陆器。

建造与设计

罗塞塔号依照COSPAR规则在无尘室建造，但根据罗塞塔号计划科学家的讯息，“杀菌一般并不是关键，因为彗星通常被视为能找到prebiotic分子的物体，也就是生命前导的分子，但不是活的微生物”[21]。

飞船的电力来自两个太阳能电池板共计64平方米（690平方英尺）。[22]

发射

 
罗塞塔号太空探测器的轨迹

原本它会在2003年1月12日发射，而在2011年与韦坦伦彗星会面。然而这个计划因为2002年12月11日一场亚利安五号运载火箭的失败而取消。新的计划目标改为彗星67P，在2004年2月26日发射，并在2014年会面。因更多的质量及随之增加的撞击速度使登陆器设备必须修改。[23]两次尝试发射取消后，罗塞塔终于在2004年3月2日格林威治时间7:17发射。除了发射时间与目标的改变外，这个任务几乎保持一样。[23]

深宇调控

2007年2月25日，罗塞塔号因为第一次发射拖延了一年而必须借助通过火星减速修正轨道。此举带有风险，因为估计飞越高度距离火星仅有250公里（155英里）。因为太空船进入火星的影内，将有15分钟无法接收到任何太阳光，无法使用太阳能板外并有耗尽电力的危机，其电池并未按此次调动设计，所以太空船必须进入待命模式，不进行通讯，必须靠并不是为了这个工作设计的电池飞行[24]，因此这项火星附近的调动被昵称为“十亿美元的赌博”[25]。最后成功在03:15中央欧洲时间（CET）飞越，并回传火星表面和大气的照片。[26]

 
德国达姆施塔特欧洲空间运行控制中心（ESOC）获得罗塞塔号的信号（2014年1月20日）

在2014年5月，罗塞塔号8次通过推进器降速，准备放出登陆器接触彗星本身。[27]

菲莱登陆器

主条目：菲莱登陆器
 
罗塞塔号和菲莱登陆器

登陆器被命名为“菲莱”，将会以相对速度1m/s接近并接触表面，两个鱼叉将被投射至彗星以避免登陆器弹跳出去。为更进一步将登陆器固定在彗星上，将会利用几次钻孔。

2014年8月6日，在罗塞塔号抵达彗星六周后，欧洲空间局选定了菲莱登陆器的登陆地点“J点”，登陆日期则定于11月12日[28]。11月12日08:35（GMT），菲莱登陆器与罗塞塔号成功分离；09:03（GMT），分离成功的信号传至地球，欧洲空间局确认二者分离成功。[29]

登陆器着陆之后将开始的科学任务包括：

搜寻有机化合物

先前的观察表明，彗星包含复杂的有机化合物。[31][32][33][34]这些分子都含有丰富的碳，氢，氧和氮。这些是构成核酸和氨基酸的元素，是我们所知道生命的基本成分。彗星被认为已提供地球数量庞大的水，它们也可能播种地球的有机分子。[35]通过采样和分析彗核和彗云的气体和尘埃，罗塞塔和菲莱也将寻找有机分子，核酸(DNA和RNA的构建模块)，和氨基酸(蛋白质的构建模块)。帮助评估彗星对地球上生命的起源所作贡献。[31]

氨基酸

 
一般氨基酸的两种对映异构。

一旦降落在彗星，罗塞塔还将测试一些假说，为何几乎所有的必需氨基酸都是“左手”手性，这指的是相对于该分子核心的碳原子如何排列方向。[36]多数非对称分子取向的左手和右手配置性（手性）的数量大致相等，并且生物有机体所使用的必需氨基酸主要是左手系结构是一个异常。

仪器

核心

核心的调查是由三个光谱仪，一个微波无线电天线和一个雷达来完成：

气体及粒子

太阳风影响

  • RPC：罗塞塔等离子联盟。[43][44]

重大事件与发现

2004年
2005年
  • 3月4日 - 罗塞塔号执行它的第一次计划的接近借力飞过（重力辅助通过）地球。
  • 7月4日 - 飞船上成像仪器观测到的坦普尔1号彗星和深度撞击号任务的撞击器之间的碰撞。[45]
2007年
  • 2月25日 - 借力飞过火星。
  • 11月13日 - 罗塞塔进行了第二次借力飞过地球，在20:57 UTC的最低高度为5,295 km（3,290 mi），旅行速度为45,000 km/h（28,000 mph）.[46]
2009年
  • 11月13日 - 第三次也是最后一次飞过（重力辅助通过）地球。罗塞塔号在最接近地球的于2,481 km（1,542 mi）的高度，地点位于109°E和11°S的上空 - 就在印尼岛屿的海岸线的爪哇于07:45 UTC。飞船行驶的速度是48,024 km/h（29,841 mph）。[47][48]
 
哈勃看到的P/2010 A2
2010年
  • 3月16日 - 观察到P/2010 A2小行星尘埃尾巴。连同哈勃空间望远镜的观察就可以确认P/2010 A2不是一颗彗星，而是一颗小行星，并且该尘埃尾巴很可能是由从一个较小的小行星的撞击产生的尘埃而形成。[49]
  • 7月10日 - 飞过并拍摄了小行星司琴星。[50]
2011年
  • 6月8日 - 该航天器转移到自旋稳定方式，除了飞船电脑和休眠加热器，所有电子设备被关闭。[51]
2014年
  • 1月20日 - 在10:00 UTC 欧洲航天局接收到罗塞塔号飞船的电脑从休眠苏醒出来的信号。在18:18 UTC罗塞塔通过NASA的戈德斯通地面站恢复ESOC通信。[52][53]
  • 5月至7月 - 罗塞塔号运行至距目标彗星约200万公里处，向地球传回了彗星的首批图像。
  • 8月6日 - 抵达彗星附近100 km（62 mi），飞船行驶的速度是1 m/s（3.3 ft/s）。[54][55][56]开始对彗星表面进行为期两个月的绘图，探测其引力、质量、形状和大气等。彗星测绘和鉴定一个稳定的轨道，以确定菲莱可行的着陆位置。[57]
  • 9月 - 罗塞塔进入30 km（19 mi）的高度的全彗星测图轨道。
  • 11月12日 - 探测器“菲莱登陆器”于15:35 UTC的时候成功于67P/G-C彗星表面着陆。这是人类历史上第一次让航天器在彗星上登陆，经过0:28:20的信号传递时间，于16:03获得证实[58]。
  • 11月15日 - 探测器“菲莱登陆器”因为电力不足，利用仅存的电力进入休眠状态，休眠前ESA团队调整菲莱的太阳能板角度，虽然菲莱降落地点位于坑洞阴影中导致效果不尽理想，但仍希望67P/G-C彗星接近太阳时，能够有机会接收到足够的太阳能产生电力，再次唤醒菲莱进一步研究彗星。而罗赛塔对67P/G-C彗星的绕行观测任务仍持续进行中。[59]
  • 12月10日 - ROSINA质谱仪显示彗星67P上重水对水的比率是地球上的三倍以上。这个比率被视为一种独特的标记，该发现意味着地球上的水不太可能来源于像67P这样的彗星。[60][61][62]
2015年
  • 2015年4月14日 - 科学家指出67P的彗核没有自身的磁场。[63]
  • 2015年7月，探测船于绕行“楚留莫夫－格拉希门克彗星（67P/Churyumov- Gerasimenko）”时，拍摄到彗星上，一处被命名为“阿斯旺（Aswan）”的悬崖山壁处喷发大量烟尘，推论可能发生“山崩”现象。研究单位预计将此研究结果，刊登于“自然天文学”（NatureAstronomy）期刊上[64]。
  • 2014年11月至2015年12月 - 罗塞塔护送围绕太阳的彗星。
2016 年
  • 9月30日 - 任务结束，坠落于彗星67P上。[65]

参见

参考资料

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