暫離:前途未卜的菲萊(2014/11)

本文寫於2014年11月,為方便匯總查閱重新發表在知乎。

15日凌晨,菲萊與地球進行了大約2小時的通信,傳回了最後一批科學數據,隨後因電量不足進入了休眠。就像曼恩博士那樣,醒來遙遙無期。於是,這項持續20年,匯聚了千萬人心血與期冀的登陸行動,就這樣告一段落了。

這項人類首次登陸彗星的嘗試受到了全世界的關注。自從幾個月前羅塞塔準備進入彗星軌道到現在,每一個動作的完成都意味著人類探索太空的新進展。從第一次制動,到進入環繞彗星的軌道,到著陸地點的敲定,再到12日,菲萊登陸器的釋放。

北京時間12日下午,羅塞塔飛船向彗星釋放了菲萊登陸器。菲萊以步行的速度向幾十公里遠的彗核下降,會耗費7個小時的時間。登陸後的信號又將耗費半個小時才能傳回地球。一旦接觸到彗星表面,登陸器會向上噴出氣體防止彈跳,射出兩支「魚叉」將自己徹底固定在地表,同時三個著陸架上的螺釘會鑽入彗星表面。

在這緊張的七個小時里,就像網友們開的玩笑一樣,可能很多人都在擔心「十年前那個螺絲到底擰緊了沒有?」

但是,在釋放之前控制人員們就發現了登陸器產生的故障。先是用於反推的氣體不能使用,然後又是魚叉可能不能射出。根據博主小龍哈勃的爆料,魚叉發生故障的原因是它根本沒在真空環境下測試過!儘管如此,控制人員還是決定正常執行登陸計劃。這項高難度的登陸計劃越來越讓人們揪心了。

終於,北京時間13日0點03分,控制中心收到了菲萊的信號,表明魚叉已經射出並收緊,著陸器穩定在彗星的表面上。人們開始慶祝,科學家說這是人類的一大步。

——諷刺的是,這時候菲萊正漂浮在半空中,離彗星越來越遠。魚叉並沒有工作,螺釘不足以固定著陸器。它以0.5米每秒的速度彈起,彈到了450米高,隨後被彗星微弱的引力拉回,在三個小時之後第二次接觸彗星表面,然後又是第三次。終於登陸器穩定了下來。它遠離預定的著陸點有1公里,陽光少的可憐。

隨後傳來的圖片顯示了菲萊在彗星上空彈跳的情景。

菲萊拍攝的著陸地點。

目前人們還沒有找到它確切的位置。儘管如此,菲萊還是抓緊時間完成了預先計劃好的科學探測任務,在僅55小時後,進入了休眠。地面給著陸器的最後指令是旋轉35度,讓未來太陽有可能照在最大的太陽能板上,這樣,菲萊還有醒來的可能。

菲萊的科學探測計劃。

羅塞塔在茫茫太空中漂泊了10年,繞太陽3圈,航程67億多公里。在這十年里羅塞塔多次飛過地球和火星,使用行星的引力為自己加速,一點點接近彗星的軌道。在深空探測中,變軌往往需要消耗大量的燃料,而目前的火箭難以負擔。於是人們設計了更加複雜的軌道,讓飛船離開地球後多次重新靠近地球,利用地球的引力提升環繞太陽的軌道。這樣做十分耗費時間,但可以減少燃料的負擔。行星助推在許多探測任務中都得到應用,比如旅行者號,就是利用前一顆行星的引力加速飛往下一顆行星,最終飛出太陽系的。

羅塞塔計劃最初要登陸的彗星不是67P/楚留莫夫-格拉希門克彗星,而是維坦倫彗星。而在2002年,一次阿麗亞娜5火箭的爆炸事故使探測器的發射被推遲。登陸目標因此被修改為67P,而在飛行路線中必須加入火星。這次額外的交匯被稱作「十億歐元的賭博」,因為羅塞塔將在僅僅250公里高度處通過火星,並在15分鐘內接受不到任何陽光,靠並不是為此設計的電池工作。

羅塞塔複雜的軌道設計。

好在羅塞塔順利的通過了軌道上的所有節點。發射後1年,它第一次通過地球,2007年它安全通過了火星並第二次通過地球,2009年最後一次通過地球,進入了與彗星軌道相切的軌道。在奔向彗星的路上羅塞塔就已經得到了一些成果,在2008年和2010年分別近距離飛掠了兩個小行星,並且收集了一些關於行星際環境的數據。2011年,由於距離太陽太遠,探測器進入了為期兩年半的休眠狀態,知道、、直到2014年初醒來。這時,它離彗星已經相當近了。

如此曠日持久的探測任務其實還有很多。旅行者一號探測器是人類製造飛的最遠的探測器,它1977年發射,至今仍能傳回數據。它已經漸漸離開了太陽風的影響區域,也就是說,來到了星際空間。當時參與這個項目的一個科學家還是年輕的小夥子,如今他已經有孫子了。除此之外,探索冥王星的新地平線號探測器也將在今年年底結束休眠,並在明年7月飛過冥王星,朝深空進發。整個任務已經持續了9年。

為什麼要探測彗星?人們當時問過20年前那些雄心勃勃的年輕人們。他們說,探索彗星上的分子,了解太陽系形成之初的環境,以及水和生命的來源。事實上,他們也不知道會發現什麼,他們想等得到了數據,再來好好解釋一番。於是,制定這項計劃用了10年,而終於趕到彗星,又花了10年。

這似乎是科學探測的特徵,如同歐空局在宣傳片《雄心》中說的,探索彗星不只是為了獲取知識,更是為了知道我們能做什麼。自從人類第一次發射人造衛星,到登月,到空間站的建設,都向我們傳達了這樣一個趨勢,人類最終將走向太空。羅塞塔登陸彗星,也是這個過程中的一個里程碑,讓我們明白我們的征途是星辰大海,上彗星只是牛刀小試。

科學探測絕不是浪費錢或是僅僅滿足好奇心那麼簡單,如果有人覺得好奇心不夠重要的話。航天時代走近人們生活的新發明數不勝數。而反觀人類歷史,人們在遇到生存危機時總是會想科學求助,研究出更強大的工具幫助人們渡過難關。如果總是固步自封,讓迷信和神秘佔據人的思維的話,那人類就離滅亡不遠了。

而如何評價這次羅塞塔任務呢?實際上,菲萊著陸器第一次著陸不久之後,他們就興奮地宣布成功了。此前人類登陸過月球,火星,金星,還有小行星,從來沒有在可以噴出氣體、表面性質不是十分明朗的彗星上著陸。有人說,這次任務足以與登月比肩。誠然,當人類發射第一顆人造衛星時,恐怕沒有人能對它以及之後的重要意義做出正確的評價。羅塞塔計劃,畢竟是人類第一次(以及第二次、第三次)登陸彗星啊!


推薦閱讀:

怎樣看此次復旦大學雙一流學科中的機械及航空航天製造工程專業?
既然中國航天待遇如此之差,未來會不會出現缺少人才被迫提高待遇的情況?
如何看我國火箭回收取得突破,群傘空投實驗成功?
為什麼空客A380客機不能滿油起飛
天頂星科技索引

TAG:天文學 | 航空航天 |