定點150萬公里外地球軌道,9年後升空,歐空局上演“太空狩獵”

出品:太空伊卡洛斯

1986年,哈雷彗星迴歸,這是人類文明史上第一顆有記錄的週期型彗星。根據考證,多個古文明都清楚記錄到這顆彗星的迴歸,比如秦始皇時期就有記錄,一直到清朝宣統年間還是有記錄,一共29次,加上1986年那次迴歸,就是30次了。換句話說,哈雷彗星從秦始皇時期到今天,中國人一共看到了30次。同時,在古巴比倫、中世紀歐洲都有記錄,只不過人們不知道這是同一顆彗星。為什麼哈雷彗星如此著名,因為這是少有的人類可以裸眼直接看到的週期型彗星,而且迴歸週期為76年,如果一個人的壽命長,理論上是最多可以看到兩次。76年作為一個迴歸週期,已經被大家銘記,巧合的是,霍金去世時也是76歲,這難免會讓人產生一些聯想。

定點150萬公里外地球軌道,9年後升空,歐空局上演“太空狩獵”

在過去2000多年,人們一直試圖瞭解這個天空中的“掃帚星”到底是什麼,17世紀之後我們才知道這種天體叫做彗星。直到現在,我們也才有能力去近距離調查彗星,這就是歐空局的彗星攔截器要做的事。

筆者認為,這是一個全新的彗星探索任務,將派遣一個彗星攔截器以最快速度對一顆即將進入內太陽系的彗星進行科學研究,同批發射的還有一箇中型航天器。在航天器家族中,專門對彗星進行探索的航天器屈指可數,且任務專一,但問題在於彗星攔截器在研發之初沒有確定的目標,我們需要將彗星攔截器造出來後等待彗星的到來。根據歐洲航天局的計劃,彗星攔截器的質量不會超過1噸,發射升空後先利用自身的推進力前往距離地球大約150萬公里的L2點,等待彗星的到來。

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喬託探測器的軌道

需要指出的是,並非所有彗星都是它的目標,進入內太陽系並繞太陽運行的彗星有兩種。如果一個彗星曾多次靠近太陽,並且週期普遍小於200年,那它有可能就是短周期彗星。又因它們的軌道和太陽間的距離太陽很短,所以運行過程中,它們的狀態會發生巨大改變。家喻戶曉的哈雷彗星即是短期彗星,每76年一個週期。楚留莫夫-格拉希門克彗星的週期更短,每6.5年一個週期。

要想成為攔截器的目標,這顆彗星必須首次靠近太陽,並且45億年來都沒有什麼太大變化。45億年正好可以追溯至太陽系形成伊始。目前研究人員對原始彗星或不斷變化的新彗星知之甚少,通過攔截彗星,並對其進行研究,我們可以對彗星進行分類,瞭解它們的演變過程。該領域的研究在此前有過重大成功,喬託號和羅塞塔號做出了巨大貢獻,現在我們可以準備研究奧陌陌一類的天體,或者更進一步,開始研究原始彗星。

定點150萬公里外地球軌道,9年後升空,歐空局上演“太空狩獵”

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筆者認為,攔截器可能會攔截到來自奧爾特雲的長周期彗星,進一步瞭解到奧爾雲的奧祕。根據以往所掌握的數據,奧爾特雲在太陽系深處,形如球,包裹著整個太陽系運行,龐大無比。目前還沒有針對奧爾特雲的直接觀測,所有與其有關的理論都只是猜測。但是研究人員一般將長周期彗星歸入奧爾特雲。2014年曾有一顆長周期彗星靠近太陽,週期長達74萬年,被科學家命名為C/2013 A1賽丁泉彗星。

為了實現目標,攔截器同時搭載了三個航天器,每一個航天器都配備功能互補的科學儀器。在ESA科學家鎖定了一顆長周期彗星後,攔截器將利用自身的推進系統,前往彗星。一旦攔截器靠近彗星,三個航天器將分頭行動,全方位探測彗星,提供慧核、氣體、塵埃、等離子體環境等數據,幫助科學家瞭解原始彗星在不穩定的太陽風環境下的動態特性。但是,攔截器也可能直接朝星際天體前進,奧陌陌便是如此。奧陌陌是一顆2017年造訪了太陽系的彗星,也是人類唯一一次探測到星際天體穿過太陽系。其實,星際天體並不罕見,科學家們認為還會有星際天體穿過太陽系。但可惜的是,我們無法再看到奧陌陌了。

定點150萬公里外地球軌道,9年後升空,歐空局上演“太空狩獵”

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這是科學史上第一次利用攔截器以“守株待兔”的模式研究彗星或者其他天體,幸好我們擁有最先進的儀器,可以更深入、有效地對太空展開搜索。例如Pan-STARRS還有馬上建成的大型巡天望遠鏡,它們都可以自動掃描太空,一旦發現天體接近,便立即通知科學家。這些設備幫助科學家們謹慎耐心地挑選目標。彗星攔截器是一個F型任務。自去年7月發佈後,很快就收到了來自23個公司的推介項目。最後攔截器任務入選。攔截器從立項到發射僅耗時8年。基於這是一個複雜的太空任務,可以說速度相當快了。

綜上,如果一切順利,我們預計在2028年才能部署第一個彗星攔截器,定點150萬公里外的軌道,隨時準備攔截。一旦目標彗星或是星際天體出現,就可以立即前往調查,為了這一刻,我們等了兩千多年。

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