太陽系的羅塞塔石碑, 轉載
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太陽系的羅塞塔石碑, 轉載| 徐元直 |
發表於： Jun 13 2004, 03:20
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 攤抖首領  發表數： 7,913 所屬群組： 君主 註冊日期： 9-18-2003 活躍：57 聲望：4177  |
三思科學春季版終於出了，有興趣就去看一看吧。
http://www.oursci.org/magazine/200403/index.htm 3月2日，一枚阿利安娜—5型火箭載著羅塞塔號彗星探測器，終於從法屬圭亞那的庫魯航太中心順利升空。這個因為多種原因反復推遲的計畫已經折磨了科學家十多年。然而現在並不是慶祝的時刻：要觀看羅塞塔號登上彗星的舞臺，還需要另外一個10年。 “古老”的計畫 1986年，著名的哈雷彗星再一次出現在地球的夜空中。人類發射的幾個探測器抓住這個76年一遇的機會，對哈雷彗星進行了探測。其中最著名的是歐洲航天局(ESA)的“喬托”號彗星探測器。 就在“喬托”接近哈雷彗星的前一年，ESA的成員國決定制定一項長期的研究計畫，預計在1990年代中期或者21世紀初，從太陽系的“原始”天體——比如彗星和小行星——取回研究樣品。“喬托”拍攝到的花生形狀的彗核引起了全世界轟動，也讓ESA更加堅定了探測彗星的決心。 1991年，ESA和美國宇航局（NASA）共同創立了繼“喬托”之後最具挑戰性的“羅塞塔彗星彗核取樣計畫”。這個計畫使用的探測器類似于NASA的水星探測器“水手2號”，但是比水手號多了一個著陸器和返回艙。著陸器將在彗星表面提取樣品，然後由返回艙把這些樣品帶回科學家在地球上的實驗室。按照計畫，這個最早的羅塞塔號探測器將於2002年發射。 但是接下來幾年NASA的預算緊縮毀掉了這個方案。NASA取消了與ESA的合作，甚至連NASA自己的一些彗星/小行星探測項目也被取消了。 然而，ESA決定把羅塞塔計畫繼續下去。一個修訂後的羅塞塔計畫就是現在人們看到的樣子。與看上去雄心勃勃的彗核採樣計畫相比，新的羅塞塔號改成了相對簡單的任務：它仍然將向彗星的彗核釋放一個著陸器，但是著陸器將就地研究彗核，而不會給地面上的科學家帶來任何樣品。 1993年，ESA正式批准了羅塞塔計畫。德國航天局負責領導探測器的建造工作。最初，羅塞塔號的目標是一顆叫做Wirtanen的短週期彗星。如果按照計畫於2003年1月升空，那麼羅塞塔號將在大約9年之後——也就是2011年——與Wirtanen彗星相遇。 萬事俱備，就是沒有東風。當歐洲科學家努力把探測器造好之後，運載工具卻給他們開了一個玩笑。2002年12月，一枚新型的阿麗亞娜—5型火箭發射失敗了。這意味著將於第二個月發射的羅塞塔號還要在地球上繼續停留。 當運載火箭的問題解決以後，羅塞塔號已經錯過了造訪Wirtanen彗星的時機。於是，ESA的科學家修改了原先的計畫，把目標對準了另一顆短週期彗星，丘留莫夫－格拉西緬科彗星（67P/Churyumov- Gerasimenko）。  羅塞塔，彗星追逐者，藝術想像圖 2004年2月，帶著最新任務的羅塞塔號被送上了庫魯航太中心的發射台。然而好事多磨，原定於2月26日的發射因為天氣和技術原因一再被推遲。直到上星期二，羅塞塔號才踏上了彗星之旅的第一步，這距離ESA正式批准這個計畫已經有11年時間了。 漫長的旅途 上周的成功發射只不過是羅塞塔號冒險旅程的開始。與它的前輩喬托號探測器不同，羅塞塔號將把自己生命中的大部分時間花費在旅行而不是探測上。喬托號只花費了8個月時間就抵達了哈雷彗星的附近。但是科學家這次打算讓羅塞塔號進行更周密的研究：從彗星距離太陽最遠的時候，開始繞彗核飛行。這樣，科學家就能瞭解彗核（由冰和塵埃等物質組成。科學家稱之為“髒雪球”）在飛近太陽的過程中的活動。 然而即便是阿麗亞娜—5這樣的火箭，也不能直接把這個3噸重的探測器直接送到距離太陽5倍日地距離的地方。科學家給羅塞塔號選擇了一條令人眼花繚亂的內太陽系航線，讓它能夠借助地球和火星的引力，最終達到丘留莫夫－格拉西緬科彗星。 明年3月，羅塞塔號將與地球擦肩而過。地球的引力會把羅塞塔號甩向火星。2007年2月，羅塞塔號將在大約200公里的距離上掠過火星，並對火星展開科學觀測。同年11月和2009年11月，羅塞塔號將兩次飛臨地球，最終朝著丘留莫夫－格拉西緬科彗星的軌道進發。最終到達彗星之前的三年時間將是羅塞塔號的深空“冬眠”時間。  深空中的羅塞塔，藝術想像圖 2014年1月，羅塞塔號終於接近了10年旅行的終點。隨後，羅塞塔號將成為第一個“人造彗星衛星”，繞丘留莫夫－格拉西緬科彗星直徑只有4公里的彗核飛行，在一個前所未有的近距離上對彗核展開研究。這年11月，羅塞塔號會釋放出一個著陸器。這個叫做“菲萊”的著陸器緩緩地接近彗核表面——彗星的引力非常微弱，以至於根本不用火星著陸器那樣的安全氣囊作為緩衝。相反，科學家擔心的是，彗星的引力弱到不能把著陸器有效的“吸”在表面上。因此，一旦著陸器到達彗星表面，它就會射出一根叉子，把自己牢牢的固定在彗星表面。  在彗星上著陸，藝術想像圖 羅塞塔號10年的漫長旅途和它所擔負科學研究使命也讓建造探測器的科學家面臨巨大的挑戰。羅塞塔號使用太陽能而不是核能為它搭載的科學儀器供電。然而此前從未有人嘗試過在超過2倍日地距離的地方使用太陽能電池。羅塞塔號因此而裝備了一對各長14米的太陽能電池陣列。它那超過60平方米的面積最低可以提供400瓦的功率。讓超過20多種科學儀器在寒冷的太空中旅行10年並保持良好的工作狀態也絕非易事。還有一些儀器本來的重量甚至超過了儀器總重量的定額（羅塞塔號大部分的重量是推進劑），需要重新製造“超輕型”的版本。 丘留莫夫－格拉西緬科彗星，這個太陽系的羅塞塔石碑是在幾個月前才被確定為羅塞塔號的訪問對象。實際上，這顆1969年才被兩名前蘇聯天文學家發現的彗星也確實是內太陽系的新客人。根據彗星的軌道倒推，科學家發現丘留莫夫－格拉西緬科彗星只不過在大約150年前才因為與木星接近，而被吸引到內太陽系。 由於彗星基本上是由冰和塵埃因此，科學家希望這個比較“新鮮”的彗星能夠提供大量關於太陽系原始物質的資訊。 羅塞塔號的著陸器“菲萊”還打算在丘留莫夫－格拉西緬科彗星的彗核表面鑽一個深度超過20釐米的洞，從彗核的表層以下提取物質，然後放到顯微鏡下研究。取得的照片和資料首先傳給不遠處的羅塞塔號，然後再轉發給地球上的科學家。 在環繞彗核飛行的將近兩年時間裏，羅塞塔號還將目睹彗核逐漸接近太陽的時候，彗核上的物質（主要是冰）逐漸昇華，形成彗發和彗尾的過程。整個任務將在2015年12月結束。  羅塞塔拍到的林尼爾彗星 從接觸到埃及象形文字，到讀懂這種文字，法國語言學家商博良花了21年時間。而從羅塞塔號探測器確立專案到最終到達目標彗星，也需要21年時間。太陽系的羅塞塔石碑就在那裏，而科學家需要的不僅僅是勇氣和智慧。他們還需要一些耐心。 最後的邊疆 兩個世紀之前的1801年，法國物理學家傅立葉把11歲的商博良帶到他的家中參觀。就是在那裏，商博良第一次接觸到了古埃及的象形文字，並深深迷上了這種來自另一個文明的語言符號。花費了21年的時光，商博良終於在前人的基礎上讀懂了這種有數千年歷史的語言。解譯的關鍵來源於1799年在埃及發現的一塊石碑——後來被稱作羅塞塔石碑（Rosetta Stone）。在這塊石碑上刻有相同內容的三段埃及象形文字、通俗體文字和希臘文。商博良憑藉著希臘文的參考作用，再加上從菲萊(Philae，也是羅塞塔號攜帶的著陸器的名字)島發掘出的另一塊方尖碑，讀懂了這種失傳已久的文字，從而打開了通向瞭解古埃及歷史的一扇大門。 這就是ESA把這個彗星探測器命名為“羅塞塔號”的原因：彗星保存了數十億年前太陽系形成之初的珍貴資訊。通過研究彗星則可以打開通向瞭解太陽系古老的歷史的一扇大門。 從1960年代開始，人類製造的行星探測器飛遍了幾乎整個太陽系的“領土”。人類登上了月球；無人探測器在火星著陸。但是人們對彗星仍然知之甚少。1985年，NASA的一顆“半路出家”的探測器“國際彗星探險者號”（原先是用於日地探測）與彗星遭遇。這是人類第一次在一個比較近的距離上觀測彗星。 1986年，哈雷彗星的回歸引發了一股彗星探測熱。前蘇聯和日本各發射了兩艘專門的彗星探測器。然而最富傳奇色彩的還是ESA的“喬托”號探測器。這個以13∼14世紀義大利畫家命名的探測器飛到了距離哈雷彗星的彗核不到600公里的地方，冒著被彗星散發出的塵埃粒子擊毀的危險，成功地拍下了哈雷彗星彗核的照片。在這個距離上，哈雷彗星的彗核形狀就如同一顆碩大的花生，最長不過十幾公里。就是這樣一顆“髒雪球”，在歷史上人們曾經因為不瞭解它而產生過各種的恐慌——例如害怕彗星的彗尾帶來致命的毒氣等等。當然，後來人們才發現這純屬杞人憂天。 1986年之後，又有幾艘彗星探測器升空，但是它們顯然不那麼吸引普通人的目光。1999年2月，NASA發射了星塵號彗星探測器。今年1月初，星塵號成功的在距離Wild-2彗星150公里的地方收集到彗核發出的物質，並將於2006年1月把採集到的樣品返回地面。 NASA的另一個彗星探測器“深空撞擊號”（Deep Impact）也將於今年底升空。這個探測器引人注目的特徵在於，它把好萊塢式的災難片場面翻轉了過來。深空撞擊號將把一個小的探測器投向Tempel-1彗星，在其表面撞出一個大坑，借此機會研究彗核的組成。 隨著航太技術的提高，科學家越來越對彗星——這些保存著太陽系古老歷史的小天體感興趣。它們曾經是太陽系中不起眼的角落，而現在或許是太陽系最後幾塊未開墾的邊疆之一。 http://www.esa.int/SPECIALS/Rosetta/ -------------------- ......
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