羅塞塔飛船:命名來源,研發進展,設備結構,計畫實施,任務目標,

羅塞塔飛船是人類歷史上首次圍繞一顆彗星運行並在其表面著陸的探測器。屬於羅塞塔彗星探測計畫的設備，它是歐洲空間局“視野2000”-奠基石(ESA Horizon 2000 cornerstone)計畫旗下的探測任務，整個項目耗資約13億歐元，約合107億人民幣。

基本介紹

中文名：“羅塞塔”飛船
外文名：Rosetta (spacecraft)

命名來源,研發進展,設備結構,計畫實施,任務目標,

命名來源

2004年3月2日,歐洲航天局(ESA)發射了“羅塞塔”(Rosetta)彗星探測器,“羅塞塔”將用約10年時間追上一顆名叫丘留莫夫-格拉西緬科的彗星。“羅塞塔”將成為人類首個近距離繞彗星運行的探測器,其施放的彗星表面著陸器被命名為“費雷”(Philae)。“羅塞塔”彗星探測器是因羅塞塔石碑而命名的。羅塞塔石碑是大英博物館1802年得到的。1799年,在距埃及亞歷山大城48公里的羅塞塔鎮附近,一名法國士兵發現了一塊非常特殊的石頭,後來證實就是後人說的“通往古埃及文明的鑰匙”——羅塞塔石碑。羅塞塔石碑的珍貴之處在於,它記錄了古代地中海地區的三種重要文字——象形文字、通俗文字(埃及象形文字的草寫體)和希臘文字。當時只認出了三種文字中的希臘文,後來認為三種文字源於相同的檔案。這是第一次在翻譯檔案和埃及象形文字之間直接比較。1801年,拿破崙統帥的遠征軍被英國軍隊擊敗。根據協定,法國無條件交出在埃及發掘到的一切文物。法國人雖竭力想保留石碑,無奈英國人也認識到石碑的不同尋常,這塊762公斤重的石碑最終歸於英國,陳列於大英博物館。

研發進展

2004年3月，羅塞塔由一枚阿利安-5型火箭從位於南美洲的法屬蓋亞那庫魯航天中心發射升空。這艘重達3噸的飛船被送入一個停泊軌道。

然而遺憾的是，火箭的推力並無法直接將飛船送往67P/楚留莫夫-格拉希門克彗星，因此科學家設計了一條複雜而精巧的迂迴借力的飛行路線——羅塞塔飛船在離開地球之後開始圍繞太陽“繞圈”，先後3次返回地球附近，一次飛過火星附近，藉助這兩顆星球的引力場進行加速。

以下列出羅塞塔飛船的重要時間節點：

2004年3月2日，飛船發射；

2005年3月4日，首次地球引力場借力；

2007年2月25日，火星引力場借力；

2007年11月13日，第二次地球引力場借力；

2008年9月5日，飛掠2867號小行星斯特恩斯(Steins)

2009年11月13日，第三次地球引力場借力；

2010年7月10日，飛掠21號小行星魯特西亞(Lutetia)

2011年6月8日，根據地面指令進入休眠模式；

2013年11月份，羅塞塔飛船將完成在67P/Churyumov-Gerasimenko彗星上釋放一顆著陸器的計畫。

2014年1月20日，羅塞塔探測器本體根據地面指令從休眠中甦醒；

2014年5月，開始進行姿態控制；

2014年6月份，羅塞塔飛船對C-G彗星的水汽噴射率進行了觀測，結果發現其速率大約是每秒散失兩杯水的量，這樣它大約需要100天的時間可以填滿一個標準游泳池。隨著彗星不斷朝著太陽加速運行，其表面將會被加熱，水汽和其他揮發性物質的散失速度也將大大提升，從而形成壯觀的彗尾。

2014年7月份，羅塞塔飛船對彗星進行了表面溫度測量，結果顯示其地表溫度約為94F，約合-70攝氏度。這一數字足夠高，證明其表面並非完全由水冰組成，有部分地表成分主要是塵埃或岩石，顏色較深，容易吸收熱量。

2014年8月份前後探測器將會抵達彗星，在此期間羅塞塔和菲萊都將進行設備檢查，確保所有設備和系統都處於完好狀態，地面控制中心將在此期間排查並解決所有發現的問題。

2014年8月6日，經過10年，超過40億公里的慢慢太空之旅過後，歐洲空間局(ESA)的羅塞塔探測器即將在台北時間今天下午抵達它的目標——“67P/楚留莫夫-格拉希門克彗星”(67P/Churyumov-Gerasimenko-簡稱C-G彗星)。在它抵達目標之前，它還幸運地與兩顆小行星相遇，並對它們進行了考察，它們分別是第2867號小行星斯特恩斯(Steins)，以及21號小行星魯特西亞(Lutetia)。科學家對彗星進行全球成像，繪製地圖，選定著陸區。

在2014年的11月份，羅塞塔飛船上攜帶的一顆重約100公斤的小型著陸器將會與母船分離，並使用特殊的“魚叉”三足固定系統著陸彗星表面。這將是人類歷史上首次著陸一顆彗星的表面。

2015年3月4日，由羅塞塔飛船拍攝的67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星最高解析度的圖像對外發布了。這批照片是羅塞塔飛船在情人節當天近距離飛過彗核表面上空時拍攝的，當距離最近時，飛船距離這顆冰凍彗星的地表僅有6公里左右。在這樣近的距離上，此次拍攝的圖像上甚至可以分辨出直徑大約11厘米左右的物體，而圖像拍攝地區則位於這個“太空鴨子”的底部。

設備結構

羅塞塔飛船上還攜帶有一顆重約100公斤的小型著陸器，名為“菲萊”(Philae)。這是以埃及尼羅河中發現羅塞塔石碑的一座小島的名字命名的。著陸器“菲萊”上一共裝備了11台設備，同時它自身則被搭載在羅塞塔飛船母體上。這台100公斤重的登入器將使用獨特的魚叉系統叉住彗星鬆散的表面並將自己固定在上面。彗星的引力太小，無法對探測器施加足夠大的影響使其降落在其地表，因此必須採用這樣的主動捆綁措施。

而為了達成科學考察目的，羅塞塔飛船上一共搭載了11台科學設備，包括：

ALICE——紫外成像光譜儀，用於彗發與彗尾的氣體成分分析，彗核水汽與二氧化碳/一氧化碳產生率觀測，並協助判定彗核成分；

CONSERT ——彗核探測與無線電通訊實驗，藉助無線電在彗核表面的反射/散射信號特性，研判彗核內部結構；

COSIMA——彗星二次離子質譜儀，分析彗核釋放出的塵埃顆粒性質，包括判別其物質成分，以及是否含有有機物；

GIADA——顆粒碰撞分析儀/塵埃採集器，用於測量塵埃顆粒的數量，質量，動量與速度，分布狀況等信息；

MIDAS——微成像塵埃分析系統，分析彗星周圍的塵埃環境，包括塵埃數量，大小，分布，形態等等；

MIRO——羅塞塔軌道器微波設備，用於判定主要氣體豐度，彗核表面排氣率，以及彗核淺地表溫度；

OSIRIS——光學，光譜與紅外遙感系統，擁有廣角/窄角相機，可以獲取高解析度彗核圖像；

ROSINA——羅塞塔軌道器離子與中性粒子光譜儀，包含兩台探測設備，可以對彗星的大氣/離子層進行考察；

RPC——羅塞塔飛船電漿科學包，包括5台設備，對彗發進行分析，並監測彗星與太陽風粒子間的相互作用；

RSI——無線電科學實驗，利用無線電信號頻率偏移測量彗核的質量與引力場參數，反演彗核內部結構與密度狀況，並進行軌道測定和彗發研究；

VIRTIS——可見光與紅外熱成像光譜儀，研判彗核固體物質成分，並測量地表溫度，並幫助選取著陸器的著陸位置；

菲萊著陸器上同樣安裝有通訊天線，但它必須通過羅塞塔母船的中繼才能將數據傳回地球。菲萊上一共安裝了9台科學設備，設備總重約21公斤。另外它還攜帶了鑽探設備，用於在彗核表面進行鑽探取樣，這9台科學載荷包括：

APXS——阿爾法粒子-X射線光譜儀，它將會被置於距離地面僅4厘米左右的位置上，探測物質的阿爾法粒子/X射線輻射特徵，從而分析其地表元素成分；

CIVA——全景相機，其一共包括6台完全相同的小型相機，用於拍攝彗核地表的全景圖像，另外還包括光譜儀，用於分析從彗核地表獲取樣品的成分，結構以及反照率分析；

CONSERT——彗核探測與無線電通訊實驗，藉助無線電在彗核表面的反射/散射信號特性，研判彗核內部結構；

COSAC——彗星取樣與成分分析儀，通過元素與分子信息分析彗星上複雜有機分子；

PTOLEMY——演化氣體分析儀，用於對較輕元素的同位素分析；

MUPUS——地表與次地表多功能科學包，測量彗核表面的密度，熱量與機械性質；

ROLIS——羅塞塔著陸器成像系統，這是一台CCD相機，用於在著陸彗核的過程中拍攝高解析度圖像，並拍攝其他設備取樣區域的高清圖像；

ROMAP——羅塞塔著陸器磁強計/電漿監測儀，用於研究彗星磁場以及彗星/太陽風相互作用機制；

SD2——取樣與分發設備，可以鑽探進入彗核地下最深20厘米，並自動向不同分析設備進行樣品分發；

SESAME——表面電性與聲學監測裝置，測量彗核以及彗核周圍空間的聲學與電學性質；

計畫實施

羅塞塔和菲萊在此前的長期飛行過程中一直保持休眠狀態，因為在它們的長期飛行軌道期間很大一部分時間都會遠離太陽，導致其太陽能板無法接收到足夠支持所有搭載設備的電能，而現在，在經過31個月的漫長旅程之後，飛船的位置已經相當接近太陽，因此它們可以從休眠模式中恢復過來，準備即將到來的探測任務。

在接下來的三周內，法國空間局將對著陸器進行全方位的體檢，確保其各方面都情況良好，到四月的最後一周，將完成星上系統的準備工作。在經過5月和6月的測試檢驗之後，夏天的主要任務就是選擇合適的著陸地點。

此次著陸任務將需要極高的精度和專業技能。來自全歐洲各地的大約300名專家將共同參與羅塞塔項目的實施中來。

如果一切都順利進行，羅塞塔預計將在2014年的8月6日進入圍繞彗星運行的軌道。在那之後將會進行彗星表面著陸點的挑選，並在11月份正式開展著陸行動。與此同時，羅塞塔探測器本身在著陸器登入之後也會繼續圍繞彗星飛行，收集彗核的有關數據，從而幫助科學家們進一步了解彗星的性質和組成。

任務目標

根據惠普爾模型，彗星是一堆“髒雪球”，彗核主要是由冰，岩石和塵埃物質組成的，它們是太陽系早期冰凍原始物質的殘餘物。

此次羅塞塔探測器的考察目標是67P/楚留莫夫-格拉希門克彗星(67P/Churyumov–Gerasimenko)。這顆彗星周期約6.45年，彗核直徑約3.5x4公里，自轉周期約12.7小時。將在2015年8月13日抵達近日點位置。與其他彗星一樣，這顆彗星是以其發現者楚留莫夫(Klim Ivanovych Churyumov)和格拉希門克(Svetlana Ivanova Gerasimenko)的名字命名的，他們兩人最早在1969年報告發現了這顆彗星。

羅塞塔將會首次對一顆彗星進行持續的長期抵近觀察。與此前彗星探測器的飛掠式觀察不同，羅塞塔將首次跟隨一顆彗星，觀察它從休眠到活動的整個過程，並開展對比研究。

船上的姿態發動機進行了一系列點火，目的是使飛船減速，使其相對彗星的運行速度與一個行人的走路速度差不多，即約每小時兩英里(3.2公里)。直到迎來今天傍晚最後一次點火制動與最終入軌。

在不斷接近彗星的過程中，羅塞塔飛船上的相機拍攝了大量這顆彗星的照片，圖像顯示其彗核直徑大約2.5英里(約合4公里)，形狀非常不規則，看上去有點像一隻“橡皮鴨子”(rubber duck)。從外形判斷，其可能是由兩個冰凍塊體相互結合形成，或是在此前接近太陽的過程中不均勻“風化”導致的侵蝕不均形成的。

羅塞塔飛船