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定点150万公里外地球轨道随时准备拦截这一刻我们等了两千年

2020-10-27 38 10/27

1986年,哈雷彗星回归,这是人类文明史上第一颗有记录的周期型彗星。根据考证,多个古文明都清楚记录到这颗彗星的回归,比如秦始皇时期就有记录,一直到清朝宣统年间还是有记录,一共29次,加上1986年那次回归,就是30次了。换句话说,哈雷彗星从秦始皇时期到今天,中国人一共看到了30次。同时,在古巴比伦、中世纪欧洲都有记录,只不过人们不知道这是同一颗彗星。为什么哈雷彗星如此著名,因为这是少有的人类可以裸眼直接看到的周期型彗星,而且回归周期为76年,如果一个人的寿命长,理论上是最多可以看到两次。76年作为一个回归周期,已经被大家铭记,巧合的是,霍金去世时也是76岁,这难免会让人产生一些联想。

在过去2000多年,人们一直试图了解这个天空中的“扫帚星”到底是什么,17世纪之后我们才知道这种天体叫做彗星。直到现在,我们也才有能力去近距离调查彗星,这就是欧空局的彗星拦截器要做的事。

笔者认为,这是一个全新的彗星探索任务,将派遣一个彗星拦截器以最快速度对一颗即将进入内太阳系的彗星进行科学研究,同批发射的还有一个中型航天器。在航天器家族中,专门对彗星进行探索的航天器屈指可数,且任务专一,但问题在于彗星拦截器在研发之初没有确定的目标,我们需要将彗星拦截器造出来后等待彗星的到来。根据欧洲航天局的计划,彗星拦截器的质量不会超过1吨,发射升空后先利用自身的推进力前往距离地球大约150万公里的L2点,等待彗星的到来。

乔托探测器的轨道

需要指出的是,并非所有彗星都是它的目标,进入内太阳系并绕太阳运行的彗星有两种。如果一个彗星曾多次靠近太阳,并且周期普遍小于200年,那它有可能就是短周期彗星。又因它们的轨道和太阳间的距离太阳很短,所以运行过程中,它们的状态会发生巨大改变。家喻户晓的哈雷彗星即是短期彗星,每76年一个周期。楚留莫夫-格拉希门克彗星的周期更短,每6.5年一个周期。

要想成为拦截器的目标,这颗彗星必须首次靠近太阳,并且45亿年来都没有什么太大变化。45亿年正好可以追溯至太阳系形成伊始。目前研究人员对原始彗星或不断变化的新彗星知之甚少,通过拦截彗星,并对其进行研究,我们可以对彗星进行分类,了解它们的演变过程。该领域的研究在此前有过重大成功,乔托号和罗塞塔号做出了巨大贡献,现在我们可以准备研究奥陌陌一类的天体,或者更进一步,开始研究原始彗星。

笔者认为,拦截器可能会拦截到来自奥尔特云的长周期彗星,进一步了解到奥尔云的奥秘。根据以往所掌握的数据,奥尔特云在太阳系深处,形如球,包裹着整个太阳系运行,庞大无比。目前还没有针对奥尔特云的直接观测,所有与其有关的理论都只是猜测。但是研究人员一般将长周期彗星归入奥尔特云。2014年曾有一颗长周期彗星靠近太阳,周期长达74万年,被科学家命名为C/2013A1赛丁泉彗星。

为了实现目标,拦截器同时搭载了三个航天器,每一个航天器都配备功能互补的科学仪器。在ESA科学家锁定了一颗长周期彗星后,拦截器将利用自身的推进系统,前往彗星。一旦拦截器靠近彗星,三个航天器将分头行动,全方位探测彗星,提供慧核、气体、尘埃、等离子体环境等数据,帮助科学家了解原始彗星在不稳定的太阳风环境下的动态特性。但是,拦截器也可能直接朝星际天体前进,奥陌陌便是如此。奥陌陌是一颗2017年造访了太阳系的彗星,也是人类唯一一次探测到星际天体穿过太阳系。其实,星际天体并不罕见,科学家们认为还会有星际天体穿过太阳系。但可惜的是,我们无法再看到奥陌陌了。

这是科学史上第一次利用拦截器以“守株待兔”的模式研究彗星或者其他天体,幸好我们拥有最先进的仪器,可以更深入、有效地对太空展开搜索。例如Pan-STARRS还有马上建成的大型巡天望远镜,它们都可以自动扫描太空,一旦发现天体接近,便立即通知科学家。这些设备帮助科学家们谨慎耐心地挑选目标。彗星拦截器是一个F型任务。自去年7月发布后,很快就收到了来自23个公司的推介项目。最后拦截器任务入选。拦截器从立项到发射仅耗时8年。基于这是一个复杂的太空任务,可以说速度相当快了。

综上,如果一切顺利,我们预计在2028年才能部署第一个彗星拦截器,定点150万公里外的轨道,随时准备拦截。一旦目标彗星或是星际天体出现,就可以立即前往调查,为了这一刻,我们等了两千多年。

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