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“罗塞塔”圈定5处着陆彗星候选地点

9月15日消息更新:欧洲空间局已经为“菲莱”探测器选定了着陆地点——即位于67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星“大黄鸭”形状头部的J号区域。预计“菲莱”将于11月11日前后,尝试在此处着陆。

今年11月,“菲莱”着陆器将在67P彗星上软着陆。如今,欧洲空间局的科学家已经为它选定了5处候选着陆地点。图片来源:ESA

利用“罗塞塔”(Rosetta)探测器绕飞67P/楚留莫夫-格拉希门克(67P/Churyumov–Gerasimenko)彗星头两个星期内获得的细节数据,欧洲空间局已经圈定了5处地点,作为“菲莱”(Philae)着陆器今年11月登陆这颗彗星的候选地点。这将是人类首次尝试在一颗彗星上实现软着陆。

在“罗塞塔”抵达68P彗星之前,这颗彗星从未被人近距离观察过,因此自8月6日“罗塞塔”与彗星交会以来,第一件任务就是要给重100千克的“菲莱”着陆器,找到适合它登陆的地点。

登陆彗星预计将发生在今年11月中旬,届时彗星距离太阳大约4.5亿千米,彗星的活动水平应该还不至于妨碍“菲莱”安全及准确地登陆彗核,并且彗星表面的物质也还不至于被自身的活动所改变。

这颗彗星每6.5年环绕太阳运转一圈,今天距离太阳5.2亿千米。它将在2015年8月13日达到近日点,到时候距离太阳将有1.85亿千米,意味着它接受到的阳光将会增长8倍。

随着阳光越来越强,这颗彗星会被加热。“罗塞塔”和它携带的科学设备将监测这颗彗星在加热过程中会发生怎样的演变,观察彗星的彗发如何发展,彗核表面又如何随时间而变化。与此同时,着陆器“菲莱”和其上的设备将对彗星的表面进行实际的补充测量。着陆器和轨道器还将携手,利用CONSERT实验设备发射并检测穿透彗星内部的无线电波,以测定它的内部结构。

选择一个合适的着陆地点,是一个复杂的过程。那个地点必须平衡着陆器和轨道器在分离、下降和着陆的整个过程中所需满足的技术要求,还必须平衡“菲莱”着陆器上10样科学设备在彗星表面展开任务所需满足的科学要求。

一个关键问题在于,“罗塞塔”在靠近彗星时导航方面存在不确定性,意味着对于任何一处候选着陆地点,科学家只能圈定出一片椭圆形区域——“菲莱”可能降落在占地约1平方千米的这个椭圆中的任何一处。

“菲莱”的5处候选着陆地点,在图中以A、B、C、I、J标明。图片来源:ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

对于每处候选地点,都有一系列重要的问题需要考虑:着陆器是否能够与“罗塞塔”保持定期的通讯?着陆区域的危险因素,如大石块、深裂缝或大陡坡,有多常见?是否有足够的光照以满足科学设备工作的要求?是否有足够的阳光能够给着陆的电池充电,使它活过原本64小时的寿命,而又不能有太多阳光导致设备过热?

为了解答这些问题,科学家使用了“罗塞塔”在距离彗星大约100千米处获得数据,包括彗星表面的高分辨率图像、对彗星表面温度的测量数值,以及彗核周围气候压强和密度的测量数据。此外,彗星相对于太阳的朝向、彗星的自转、质量以及表面重力大小也都被考虑在内。所有这些因素都会影响在彗星上任意一处具体位置着陆的技术可行性。

8月15日,着陆地点筛选小组在法国图卢兹的国立民用航空学院(CNES)召开会议,在参考了现有数据之后,圈定了5处候选着陆地点。

“这是我们第一次在一颗彗星上考虑着陆地点。”来自德国航空太空中心(DLR)的着陆器负责人斯蒂芬·尤拉米克(Stephan Ulamec)说,“考虑到67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星独特的形状和全球地形,许多地点必须被排除在外,大概不会让人感觉意外。我们选出的用以后续进一步分析的候选地点,技术上具备着陆的可行性,在其他关键问题上也满足基本的要求——比如,彗星每自转一圈至少能够提供6小时光照,而且要地形平坦。当然,每个地点都有作出独特科学发现的潜质。”

“这颗彗星与我们过去见到过的任何天体都极为不同,展现出了一些迄今仍无法理解的奇怪特征。”着陆器科学团队领导人吉恩-皮埃尔·比布林(Jean-Pierre Bibring)说,“对登陆彗星,并用着陆器上的10样设备对彗星的成分、内部结构及活动状况展开研究来说,这5个被选中的着陆候选地点能够给我们提供最好的机会。”

这5个候选地点用英文字母来编号,分别是A、B、C、I和J。如果把彗星比作“大黄鸭”的话,其中3处(B,I和J)位于“大黄鸭”的头部,另外两处(A和C)则位于“身体”之上。

候选地点A

A是“大黄鸭”身体上的一处有趣地点,在这里可以很清楚地看见“大黄鸭”的头部。这片地形介于“大黄鸭”的头部和身体之间,很可能是某些排气口所在地。这里的潜在表面危险因素,比如小型塌陷和小斜坡,还需要有更高分辨率的图像来进一步研究,此处的光照条件也需要再进一步考虑。

候选地点B

B位于“大黄鸭”头部一处损击坑状结构的内部,地形平坦,因此被认为着陆时安全系数较高,但如果考虑到“菲莱”的长期科学规划,这里的光照条件可能会带来问题。此处巨大石块构成的威胁也需要更高分辨率的图像来加以评估。此外,科学家认为这些石块是近期的活动所产生的,因此这里或许不像其他候选地点那样原生态。

候选地点C

C位于“大黄鸭”的身体上,拥有大量不同的地表特征,包括某些更明亮的物质、塌陷、悬崖、山丘及平坦的平原,但需要更高分辨率的图像来评估这些特征带来的风险。这些光照充足,对“菲莱”的长期科学规划有益。

候选地点I

I是位于“大黄鸭”头部的一片相对平坦的区域,可能包含了许多新鲜的物质,但需要更高分辨率的图像来评估这一地区的地面高低起伏的程度。这里的光照条件应该足以让“菲莱”完成长期科学任务。

候选地点J

J与I类似,同样位于“大黄鸭”的头部,提供了有趣的表面特征,并且光照良好。与I相比,它在CONSERT实验方面存在更大的优势,但需要更高分辨率的图像来确定这一区域地形的细节,因为目前看来,这里有一些石块和斜坡。

接下来,科学家将对每一处候选地点进行复杂的分析,以确定“罗塞塔”探测器将着陆器送往其中任何一处时可能采用的轨道及操作策略。与此同时,“罗塞塔”也将靠近到距离彗星50千米处,以便对这些候选地点进行更细致的研究。

到9月14日,这5个候选地点将接受评估,以挑选出一处首选着陆地点,并为它定制一整套细致完整的着陆方案。除此之外,科学家还将准备一套备用方案。

在这一时期,“罗塞塔”将运行到距离彗星20-30千米外,对首先和备用着陆地点的石块分布绘制更加详细的地图。对于是否要将着陆计划从首选方案换用到备用方案,这些信息可能会非常重要。

“罗塞塔”任务团队正全力以赴,希望能够在11月11日完成着陆彗星的壮举。不过,首选地点以及着陆日期很可能要到10月12日才会最终确定。接下来,在10月14日,欧洲空间局将举行一场全面的评估,之后才会给着陆器团队下达是否批准着陆的正式指令。

“选择着陆地点的过程极其复杂,也极其曲折;随着距离彗星越来越近,我们会看到越来越多的细节,这些都将影响我们会在何时何地着陆的最终决定。”欧洲空间局“罗塞塔”任务负责人弗雷德·詹森(Fred Jansen)说,“抵达彗星以后,我们必须极为迅速地完成我们对候选地点的初步分析,而现在距离确定首选地点只有几周时间了。时间紧迫,我们现在必须应对这项挑战,那就是选出最适合着陆的地点。”(编辑:Steed

编译来源 ESA官网,ROSETTA: LANDING SITE SEARCH NARROWS

The End

发布于2014-08-27, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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