追逐彗星：探索生命起源的秘密

在人类历史的长河中，对未知的探索始终是推动文明进步的强大动力。从远古时期对星辰的仰望，到现代科技对宇宙的深入探测，人类对宇宙的好奇与渴望从未停歇。在众多天体探索任务中，追逐彗星的任务尤为引人注目，它不仅让我们得以窥见太阳系的早期面貌，还可能揭示生命起源的秘密。

欧洲航天局主导的罗塞塔任务是一项由14个欧洲国家与美国携手合作的太空探测壮举，其核心目标是成为首个成功进入彗星轨道并部署登陆器——菲莱号（Philae）至彗星表面的探测任务。这一历史性的科学探索，旨在通过搜集彗星表面物质成分的关键数据，进一步揭开太阳系形成的神秘面纱。鉴于彗星作为太阳系早期遗留的原始残骸，几乎未受显著外界干扰，它们成为研究太阳系初期状态的无价之宝。

罗塞塔任务不仅限于探索太阳系的起源，更将目光投向了生命起源的深邃议题——验证彗星是否为地球播撒了生命的种子。由于彗星中富含的有机分子，如碳、氢、氧、氮等，与地球生命的基础构成元素高度相似，罗塞塔任务装备了最尖端的质谱仪以及菲莱号上的精密分析工具，以前所未有的近距离对彗星表面物质进行深入研究，为这一科学假说点亮了希望之光。

罗塞塔号的目标是直径达4千米的67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星（67P/Churyumov-Gerasimenko），这颗彗星目前正沿着椭圆轨道绕太阳公转，其轨道近日点位于火星轨道内侧，远日点位于木星轨道外侧。整个罗塞塔任务历时十年，期间有957天因探测器远离太阳，太阳能板产生的电力不足以维持所有仪器的正常运转，重达3000公斤的探测器不得不进入休眠状态，以节省能源。然而，任务的高潮时刻定格在2014年11月，罗塞塔号以每秒约1米的速度在彗星上方释放了菲莱号登陆器，使其成功降落在彗星表面。

菲莱号登陆后，按计划发射鱼叉将自己稳固在彗星表面，随后展开了钻探作业，搜集彗星表面物质样本，并将宝贵的数据传回地球，供科学家们分析研究。尽管罗塞塔号被誉为迄今为止最具雄心的彗星探测计划，但菲莱号在登陆过程中遭遇了鱼叉固定系统故障，未能准确固定在预定位置。加之彗星表面接收到的日照不足，导致太阳能电力供应受限，菲莱号最终进入了休眠状态，留下了些许遗憾。

回溯任务历程，2014年5月，罗塞塔号成功与67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星会合；同年11月，在彗星表面上方1千米处，罗塞塔号以预定程序释放了菲莱号登陆器，标志着任务进入了实质性的科学探测阶段。

任务关键时间节点概览：

发射时刻：2004年3月，罗塞塔号探测器踏上了漫长的星际之旅。

休眠期：2011年6月，因距离太阳过远导致能源供应问题，罗塞塔号进入休眠状态。

苏醒时刻：2014年1月，罗塞塔号成功被唤醒，继续其未竟的探测使命。

菲莱号登陆：2014年11月，菲莱号在彗星表面实现人类首次软着陆，开启了彗星表面实地探测的新篇章。

任务正式收官：2015年12月，罗塞塔任务按计划圆满结束。

聚焦罗塞塔：探测器上的科技瑰宝

MIRO仪器：作为罗塞塔号上的核心设备之一，MIRO（微波仪器）利用微波技术精确测量彗星释放的气体成分和温度，为科学家们提供了彗星挥发物活动的关键数据。

显微成像尘埃分析系统（MIDAS）：该系统能够捕捉并分析从彗星表面逃逸的尘埃颗粒，揭示彗星物质的微观结构和化学成分。

Osiris相机：这两台高精度相机负责拍摄彗核的高分辨率影像，为科学家们呈现了彗星表面的详细地貌。同时，罗塞塔号搭载的可旋转双翼硅电池太阳能板能够根据轨道位置自由转动，确保始终面向太阳，实现最大化能量收集效率。

RPC阵列：作为罗塞塔等离子体联合设备（RPC）的核心部分，RPC阵列包含五项精密仪器，专门研究彗核、彗星与太阳风之间的等离子体交互作用，为理解太阳系空间环境提供了宝贵数据。

双翼太阳能板：罗塞塔号的双翼太阳能板是其能源供应的关键。这些可调节的硅电池板能够自由转动，确保无论探测器处于何种轨道位置，都能最优角度获取太阳能，为整个任务提供了可靠的能源保障。

关键数据概览：

发射年份：2004年

探测器总重：2900公斤

登陆器重量：100公斤

推进燃料：1670公斤

太阳能板面积：64平方米

单翼长度：14米（原32米有误）

总翼展：32米

近看菲莱号：登陆器上的精密仪器。

罗塞塔登陆器磁强计及等离子体监测仪：该仪器负责研究彗星周围的磁场分布以及彗星与太阳风之间的相互作用机制。

罗塞塔登陆器影像系统：配备多台微型相机，分别安装在登陆器的不同方位，能够拍摄彗星的立体照片，为科学家们提供了三维视觉信息。

取样分配装置（SD2）：SD2能够钻探彗星表面至20厘米深度，采集宝贵的地下样本进行分析。

彗星取样和组成实验仪：该仪器专门用于分析彗星样本中挥发性有机分子的组成元素，为探索生命起源提供了重要线索。

托勒密模块：通过测量轻元素同位素比例，该仪器为研究太阳系早期的核合成过程提供了关键数据。

CONSERT仪器：通过发射并接收穿透彗核的无线电波信号，CONSERT能够分析彗核的深层内部结构，为理解彗星的形成机制提供了新的视角。

表面电测深及声学监测实验仪：该仪器由三个功能模块组成，分别用于测量彗星表面的尘埃特性、研究声波在彗星表面的传播规律以及探测彗星的介电性质，为全面了解彗星环境提供了多维度数据支持。

2011年6月8日，面对距离太阳过远、能源供应不足的技术限制，科学家们暂时关闭罗塞塔号与地球间的主要通讯设备，使其进入休眠状态。直至2014年1月20日，随着罗塞塔号轨道位置接近太阳、太阳能供电恢复正常时，它才重新建立与地球的通讯链路。罗塞塔号上的太阳能板配备了高效硅电池，能够根据日照强度产生400至8700瓦不等的能量。这些太阳能板能够实现180度自由旋转，确保最佳角度面向太阳以获取最大能量输出。这一创新技术使得罗塞塔号成为首个仅依靠太阳能便能在远日点接近木星轨道运行的探测器，为深空探测技术发展书写了新的篇章。

文中图片均来源于《How it works》杂志

作者：《how it works》科普团队

审核：白鹏 航天科技集团十一院 研究员