羅塞塔號

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羅塞塔
Rosetta.jpg
羅塞塔的電腦模型
任務型態 彗星轨道器、登陆器
營運者 歐洲太空總署
國際衛星標識符 2004-006A
衛星目錄號英语Satellite Catalog Number 28169
網址 http://www.esa.int/rosetta
任務時長 已過10年6月18天
航天器性能
製造者 Airbus Defence and Space英语
(前阿斯特里姆
發射質量 軌道器:2900公斤(6400磅)
登陸器:100公斤(220磅)
無燃料質量 軌道器:1230公斤(2710磅)
酬載質量 軌道器:165公斤(364磅)
登陸器:27公斤(60磅)
尺寸 2.8 × 2.1 × 2 米
功率 850瓦,在3.4AU[1]
任務開始
發射日期 2004年3月2日 07:17 UTC
載具 亞利安五號運載火箭 V-158
發射場所日语射場 蓋亞那太空中心ELA-3英语
承包者 Arianespace英语
飛掠火星
最接近 2007年2月25日
距離 250公里(160英哩)
飛掠小行星2867
最接近 2008年9月5日
距離 800公里(500英哩)
飛掠司琴星
最接近 2010年7月10日
距離 800公里(500英哩)
67P/楚留莫夫-格拉希門克軌道器
入軌 2014年8月6日 09:06 UTC[2]
軌道參數
近拱點 計畫200公里(120英哩)
轉發器
頻帶 S波段(低增益天線
X波段(高增益天線
帶寬 7.8 bit/s S波段
22 kbit/s X波段[3]
儀器
ALICE:紫外成像光譜儀
CONSERT:用無線電波傳輸探測彗核實驗
COSIMA:彗星二次離子質譜儀
GIADA:顆粒衝擊分析儀和集塵器
MIDAS英语Micro-Imaging Dust Analysis System:顯微成像灰塵分析系統
MIRO:羅塞塔軌道器的微波光譜儀
OSIRIS:光學,光譜和紅外遠程成像系統
ROSINA:羅塞塔軌道器光譜儀離子和中性分析
RPC:羅塞塔等離子聯盟
RSI:電波科學調查
VIRTIS:可見光和紅外熱成像光譜儀

羅塞塔號Rosetta)是歐洲太空總署組織的機器人空间探测器計劃,研究67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星[4][5]在2014年8月6日它接近到彗星約100 km(62 mi)的距離,並降低其相對速度為1 m/s(3.3 ft/s),從而成為意圖會合彗星而進入其軌道的第一個航天器。[6]經過進一步的機動,計劃是接近到30 km(19 mi)後和大約6週後進入軌道。[7][8]它是歐洲太空總署地平線2000法语Horizon 2000基礎任務的一部分,和它是被設計成既軌道環繞彗星又登陸彗星的第一個任務。[9]

羅塞塔號于2004年3月2日格林威治時間07:17由亞利安五號運載火箭發射,在2014年8月6日它到達了彗星。[10]羅塞塔號由兩個主要部件組成:羅塞塔探測器,其中帶有12個儀器,及菲萊登陸器,其中帶有另外的9個儀器。[11]羅塞塔號的任務將軌道環繞67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星17個月,並且被設計來完成對於彗星有史以來嘗試的最詳細的一個研究。任務是被從在德國達姆施塔特歐洲太空運營中心英语European Space Operations Centre(ESOC)控制。[12]

探測器以羅塞塔石碑為命名,希望此任務能幫助解開行星形成前的太陽系的謎。而登陸器以尼羅河中小島的名字菲萊命名,有一塊方尖碑在那裡被發現且協助解讀羅塞塔石碑。對羅塞塔石碑和方尖碑的象形文字的比較,催化埃及的書寫系統的解密。同樣,人們希望這些飛船將導致更好的理解彗星和早期太陽系[13][14]

在它飛向彗星的途中,飛船已經完成2小行星的飛掠任務。[15]

任務簡介[编辑]

德國航空太空中心关于約羅塞塔號使命的9分鐘長的視頻報導。(全高清,英文)

背景[编辑]

在1986年哈雷彗星來臨時,曾有一群國際太空探測器被送去探測彗星系統,其中最重要的是歐洲太空總署非常成功的喬托號。在探測器傳回大量豐富有價值的科學資料後,明顯地需要增加更多探測器以了解複雜的彗星成份以及解決新增加的問題。

美國太空總署及歐洲太空總署員先有個別開發探測器的計畫,NASA的探測器是Comet Rendezvous Asteroid Flyby(CRAF)任務。NASA在1992年因預算限制放棄CRAF後,歐洲太空總署決定自行研發太空船。1993年野心勃勃的樣本取回任務對於歐洲太空總署預算明顯地不切實際,所以重新設計任務,最終的任務類似原本已經取消的CRAFT任務:小行星飛越,接著彗星會合及實地調察(in-situ),包括一個登陸器。

建造與設計[编辑]

羅塞塔號依照COSPAR規則在無塵室建造,但根據羅塞塔號計劃科學家的訊息,「殺菌一般並不是關鍵,因為彗星通常被視為能找到prebiotic分子的物體,也就是生命前導的分子,但不是活的微生物[16]

飛船的電力來自兩個太陽能電池板共計64平方米(690平方英尺)。[17]

發射[编辑]

羅塞塔號太空探測器的軌跡

原本它會在2003年1月12日發射,而在2011年與韋坦倫彗星會面。然而這個計劃因為2002年12月11日一場亞利安五號運載火箭的失敗而取消。新的計劃目標改為彗星67P,在2004年2月26日發射,並在2014年會面。因更多的質量及隨之增加的撞擊速度使登陸器設備必須修改。[18]兩次嘗試發射取消後,羅塞塔終於在2004年3月2日格林威治時間7:17發射。除了發射時間與目標的改變外,這個任務幾乎保持一樣。[18]

深空巡航[编辑]

2007年2月25日,羅塞塔號安排了一次低高度通過火星,因為第一次發射被拖延了一年而必須修正軌道。這並不是沒有風險的,因為估計飛越高度僅僅只有250公里(155英里)。

此外,因為太空船在火星的遠端,在那裡它將有15分鐘無法接收到任何太陽光,因此不能使用太陽能板。所以太空船因此將進入待命模式,不可能進行通訊,必須靠並不是為了這個工作設計的電池飛行[19],因此這項火星附近的調動被暱稱為「十億美元的賭博」[20]。幸好,飛越在03:15中央歐洲時間(CET)成功了,目前任務仍持續進行中。[21]

在2014年5月,羅塞塔號將進入一個非常慢的軌道環繞彗星並且漸漸降速,準備放出登陸器接觸彗星本身。[22]

菲萊登陸器[编辑]

羅塞塔號和菲萊登陸器

登陸器被命名為「菲萊」,將會以相對速度1m/s接近並接觸表面,兩個魚叉將被投射至彗星以避免登陸器彈跳出去。為更進一步將登陸器固定在彗星上,將會利用幾次鑽孔。

一旦附著在彗星上,預計將在2014年11月發生,登陸器將開始科學任務:

  • 描述彗星彗核
  • 確定存在的化合物,包括对映异构[23]
  • 研究彗星活動及隨時間的發展

真確的彗星表面目前並不知道,而軌道船於登陸器分離前將描繪地表。雖然地表幾乎沒有任何已知細節,但還是期待能找到合適的登陸地點。

搜尋有機化合物[编辑]

先前的觀察表明,彗星包含複雜的有機化合物[24][25][26][27]這些分子都含有豐富的碳,氫,氧和氮。這些是構成核酸氨基酸的元素,是我們所知道生命的基本成分。彗星被認為已提供地球數量龐大的水,它們也可能播種地球的有機分子。[28]通過採樣和分析彗核和彗雲的氣體和塵埃,羅塞塔和菲萊也將尋找有機分子,核酸(DNARNA的構建模塊),和氨基酸(蛋白質的構建模塊)。幫助評估彗星對地球上生命的起源所作貢獻。[24]

氨基酸[编辑]

一般氨基酸的兩種對映異構

一旦降落在彗星,羅塞塔還將測試一些假說,為何幾乎所有的必需氨基酸都是“左手”手性,這指的是相對於該分子核心的碳原子如何排列方向。[29]多數非對稱分子取向的左手和右手配置性(手性)的數量大致相等,並且生物有機體所使用的必需氨基酸主要是左手系結構是一個異常。

儀器[编辑]

核心[编辑]

核心的調查是由三個光谱仪,一個微波無線電天線和一個雷達来完成:

  • ALICE:紫外成像光譜儀[30][31]
  • CONSERT:用無線電波傳輸探測彗核實驗[32]
  • MIRO:羅塞塔軌道器的微波光譜儀
  • OSIRIS:光學,光譜和紅外遠程成像系統
  • VIRTIS:可見光和紅外熱成像光譜儀
  • RSI:電波科學調查

氣體及粒子[编辑]

太陽風影響[编辑]

  • RPC:羅塞塔等離子聯盟。[36][37]

重大事件與發現[编辑]

2004年
2005年
  • 3月4日 - 羅塞塔號執行它的第一次計劃的接近借力飛過(重力輔助通過)地球。
  • 7月4日 - 飛船上成像儀器觀測到的坦普尔1号彗星深度撞击号任務的撞擊器之間的碰撞。[38]
2007年
  • 2月25日 - 借力飛過火星
  • 11月13日 - 羅塞塔進行了第二次借力飛過地球,在20:57 UTC的最低高度为5,295 km(3,290 mi),旅行速度为45,000 km/h(28,000 mph).[39]
2009年
  • 11月13日 - 第三次也是最後一次飛過(重力輔助通過)地球。羅塞塔號在最接近地球的於2,481 km(1,542 mi)的高度,地點位於109°E和11°S的上空 - 就在印尼島嶼的海岸線的爪哇於07:45 UTC。飛船行駛的速度是48,024 km/h(29,841 mph)。[40][41]
哈勃看到的P/2010 A2
2010年
  • 3月16日 - 觀察到P/2010 A2小行星塵埃尾巴。連同哈勃空间望远镜的觀察就可以確認P/2010 A2不是一顆彗星,而是一顆小行星,並且該塵埃尾巴很可能是由從一個較小的小行星的撞擊产生的塵埃而形成。[42]
  • 7月10日 - 飛過並拍攝了小行星司琴星[43]
2011年
  • 6月8日 - 該航天器轉移到自旋穩定方式,除了飛船電腦和休眠加熱器,所有電子設備被關閉。[44]
2014年
  • 1月20日 - 在10:00 UTC 歐洲航天局接收到羅塞塔號飛船的電腦從休眠甦醒出來的信號。在18:18 UTC羅塞塔通過NASA的戈德斯通地面站恢復ESOC通信。[45][46]
  • 5月至7月 - 羅塞塔號運行至距目標彗星約200萬公里處,向地球傳回了彗星的首批圖像。
  • 8月6日 - 抵達彗星附近100 km(62 mi),飛船行駛的速度是1 m/s(3.3 ft/s)。[47][48][49]開始對彗星表面進行為期兩個月的繪圖,探測其引力、質量、形狀和大氣等。彗星測繪和鑑定一個穩定的軌道,以確定菲萊可行的著陸位置。[50]
未來的重要事件
  • 2014年9月 - 羅塞塔進入30 km(19 mi)的高度的全彗星測圖軌道。
  • 2014年11月 - 探测器“菲萊登陸器”計劃將着陆在67P/G-C彗星表面。[51]
  • 2014年11月至2015年12月 - 羅塞塔護送圍繞太陽的彗星。
  • 2015年12月 - 任務結束。

參見[编辑]

參考資料[编辑]

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  3. ^ No. 2 – Activating Rosetta. European Space Agency. 8 March 2004 [8 January 2014]. 
  4. ^ Agle, DC; Brown, Dwayne; Bauer, Markus. Rosetta's Comet Target 'Releases' Plentiful Water. NASA. 30 June 2014 [30 June 2014]. 
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  20. ^ http://www.physorg.com/news91439922.html
  21. ^ http://www.esa.int/SPECIALS/Rosetta/SEMFTZM0LYE_0.html
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外部連結[编辑]