江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

火星|行星学者聊火星系列一：时隔35年，人类太空探测器舰队再次集结

地球火星行星彗星哈雷彗星

阿联酋火星探测器“希望号”今日（2月9日）入轨 。 2021年的2月 ， 我们将见证太阳系探测的一次壮举 。 阿联酋、中国、美国三个国家的探测器组成一个火星舰队 ， 分别在2月9号、10号和18号依次入轨火星 。
火星|行星学者聊火星系列一：时隔35年，人类太空探测器舰队再次集结
文章插图
“火星舰队”将在未来本月陆续抵达火星
无独有偶 ， 35年前 ， 三个国家携手对哈雷彗星进行过类似的联合探测！当时国际通信并不像今天这样迅捷 ， 我国读者对这一重大事件了解较少 。
为了后续介绍2021火星舰队的历史背景做铺垫 ， 本文先对上次三国联合探测彗星的故事进行一下回顾 。
1986年春天 ， 哈雷彗星回归 。 人类对这颗76年周期的彗星的观测和记录已经持续了两千多年 。 这一次非同寻常 ， 哈雷彗星和地球分别位于太阳的两侧 ， 近乎一条直线 。 也就是说 ， 当人们向彗星方向看过去的时候 ， 首先看到的是太阳 。 对于裸眼观测者来说 ， 这是两千年来最难观测的一次 。 也正是这一次 ， 人类完成一次伟大的壮举 ， 苏联飞船Vega 1和Vega2 ， 日本飞船Sagigake和Suisei ， 以及欧洲飞船Giotto组成一个“哈雷舰队”拦截彗星 ， 在7天之内依次穿越了彗星的光芒 ， 第一次清楚地看到哈雷彗星的真实面貌和周围环境 。
火星|行星学者聊火星系列一：时隔35年，人类太空探测器舰队再次集结
文章插图
1986年在地球上拍摄到的哈雷彗星（图源：NASA）
日本在1979年批准了哈雷彗星探测任务 。 欧洲航天局于1980年7月8日正式批准了Giotto任务 。 由于Giotto会深入到哈雷彗星的尘埃中 ， 飞船增加了两层防护罩 ， 以便在每秒68公里的高速飞越过程中抵抗彗星尘埃颗粒的侵害 。 Giotto质量为573.7公斤 ， 携带了十台仪器 ， 总质量为60公斤 ， 用于研究彗核及其周围环境 ， 其中包括一台多色相机以提供彗核的高分辨率图像 。 因为预计Giotto不会在距离哈雷核500至1000公里处幸存下来 ， 所有数据都实时传输 。
1982年4月 ， 苏联公布了他们的彗星探测计划 。 由于哈雷彗星将距金星仅4000万公里 ， 苏联的金星探测器在释放金星着陆器和探空气球之后 ， 改变轨道去探测彗星 。 这对Vega探测器搭载240公斤重的仪器 ， 包括其他13个国家/地区提供的仪器 。 在这次探测中 ， 国际合作将达到前所未有的水平 。 考虑到慧核位置的不确定性 ， 携带了由苏联 ， 匈牙利和法国联合开发的基于CCD的电视系统的Vega航天器将充当Giotto的探路者 。
1986年3月6日 ， Vega 1从距离哈雷彗星8890公里处穿越 ， 拉开了探测的序幕 。 3月8日 ， Suisei从距离哈雷彗星151000公里处穿越 。 3月9日 ， Vega 2从距离哈雷彗星8030公里处穿越 。 3月11日 ， Sakigake从距离哈雷彗星6990000公里处穿越 。 接下来就是压轴的Giotto 。 Vega探测器提供的数据已经将哈雷彗核的位置误差锁定在75公里以内 ， 置信度为99.7% ， 这个精确度比单靠地球观测提供的数据提高了20倍 。 有了这样一个准确的定位 ， 3月11日 ， Giotto项目组决定尝试从距离彗核500公里处穿越 ， 进行了最后的航向修正 。 3月14日世界时00:03:02 ， Giotto从605公里处飞越 ， 传回了2112张图像 。 这些图像显示哈雷彗星是一个粗糙多孔的花生状物体 ， 长15公里 ， 宽7至10公里 。 本来会有更多的图像传回 ， 但在飞越前16秒 ， 一个大的尘埃粒子狠狠地撞击了旋转中的Giotto的天线 ， 使其无法与地球对准 。 虽然32分钟后恢复了通讯 ， 但包括照相机在内的一些仪器被彻底损坏 。
【火星|行星学者聊火星系列一：时隔35年，人类太空探测器舰队再次集结】火星|行星学者聊火星系列一：时隔35年，人类太空探测器舰队再次集结
文章插图
Giotto从600公里之外拍摄的哈雷彗星照片 。 （图源：欧洲航天局）
尽管危险重重 ， 但哈雷舰队的所有成员都幸存下来了 。 与美国科学界早先的期望相反 ， 这些任务传回的数据对开始揭示彗星的特性非常有用 。 尽管没有专门的美国任务 ， 但美国确实做出了一些贡献 。 美国利用NASA的深空网络提供了亟需的跟踪报道 。 个别科学家参加了国际科学小组 ， 并为Giotto和Vega提供了仪器 。 除了Pioneer Venus Orbiter于1986年2月初在4,000万公里的范围内对哈雷彗星进行了观测外 ， 还有两个美国航天器对该彗星上游的行星际环境进行了远距离观测 。 1966年发射到太阳轨道上监测太阳风的 "Pioneer 7" ， 3月20日靠运气从哈雷1230万公里处经过 。 International Cometary Explorer飞船于1985年9月11日遇到短周期彗星21P/Giacobini-Zinner（这是航天器有史以来第一次遇到彗星） ， 并于3月28日通过了距哈雷3100万公里的地方 。
哈雷舰队的成功探测具有里程碑式的意义 。 在70年代后期各国科学家开始讨论彗星探测的时候 ， 美苏冷战尚未结束 ， 太空竞赛刚刚告一段落 ， 人类深空探测事业即将进入长达十多年的低迷期 。 由科学家团体发起的深空探测国际合作模式开创了国际科学界合作的新模式 。 哈雷舰队也成为整个80年代深空探测低迷期中最杰出的探测任务 。
文/魏勇（“天问一号”首席科学家助理、国科大行星科学教授、2020年“科学探索奖”获奖人）


    推荐阅读


    上一篇：火星|2021年，将发生五件令人期待的“大事”，每一件都可能轰动世界

    下一篇：并发症|肝炎的危害大，易诱发这5大并发症，千万不要不当一回事