10年漫漫“追星”路歐洲“羅塞塔”8月進(jìn)入目標(biāo)彗星軌道

（北京空間科技信息研究所）

10年漫漫“追星”路歐洲“羅塞塔”8月進(jìn)入目標(biāo)彗星軌道

劉嘉寧（北京空間科技信息研究所）

2014年8月6日，飛行了10年的歐洲航天局（ESA）的“羅塞塔”（Rosetta）彗星探測(cè)器成功進(jìn)入目標(biāo)彗星—67P/楚留莫夫-格拉西門(mén)克彗星（67P/Churyumov-Gerasimenko，以下簡(jiǎn)稱(chēng)67P彗星）軌道，它還將于11月11日向該彗星表面釋放著陸器“菲萊”(Philae)，附著其表面開(kāi)展探測(cè)工作。

歐洲指揮控制中心于2014年1月20日接收到發(fā)自“羅塞塔”的首個(gè)信號(hào)，屏幕中的綠色橫線(xiàn)即為“羅塞塔”傳回的信號(hào)

1 彗星—見(jiàn)證太陽(yáng)系演化的“時(shí)間膠囊”

46億年前，宇宙中心膨脹發(fā)散的微粒開(kāi)始減速，它們之間碰撞和結(jié)合如滾雪球般形成了早期太陽(yáng)系中的行星、衛(wèi)星及數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的小行星和彗星。接下來(lái)的數(shù)十億年間，太陽(yáng)系演化期，由于行星自身產(chǎn)生的強(qiáng)大重力，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)都發(fā)生了巨大的變化。而由于彗星質(zhì)量?。ㄥ缧怯慑珙^和彗尾組成。彗頭包括彗核及彗發(fā)兩部分：彗核是中央明亮的部分，似圓球形；而彗發(fā)則是包裹著彗核外圍的云霧狀結(jié)構(gòu)，形狀亦近似球形。彗尾是彗頭向外延伸的部分，宛如一條長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴，總是在背向太陽(yáng)的一面伸延），并且大部分時(shí)間是在遠(yuǎn)離太陽(yáng)的軌道運(yùn)行，所以保持很低的溫度，就像冰箱一樣“冷藏”了星云形成初期的原始物質(zhì)。同時(shí)，彗星上有豐富的揮發(fā)性物質(zhì)，它們?cè)陲w向太陽(yáng)的時(shí)候開(kāi)始蒸發(fā)產(chǎn)生彗尾。這便于用光譜儀進(jìn)行元素分析，所以這是它們備受科學(xué)家們青睞的原因。

在過(guò)去20年里，人類(lèi)對(duì)彗星和小行星的認(rèn)識(shí)有了極大的增加。20世紀(jì)80年代，ESA的“喬托”（Giotto）和俄羅斯的“維加”（Vega）探測(cè)器首次對(duì)哈雷彗星進(jìn)行了飛越式探測(cè)。1991年，NASA的“伽利略”（Galileo）木星探測(cè)器還在前往木星的途中首次與小行星蓋斯普拉進(jìn)行了一次近距離相會(huì)。與此同時(shí)，地面和地球軌道上的天文望遠(yuǎn)鏡，如ESA/美國(guó)航空航天局（NASA）的“太陽(yáng)與日光層觀(guān)測(cè)臺(tái)”（SOHO）和“哈勃”（Hubble）空間望遠(yuǎn)鏡也增加了對(duì)這兩種小天體的觀(guān)測(cè)，使科學(xué)家們能對(duì)多種天體的觀(guān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，并對(duì)彗星活動(dòng)進(jìn)行更廣泛的研究，從而為認(rèn)識(shí)這些小天體打下了基礎(chǔ)。

2 解讀宇宙起源的“羅塞塔”計(jì)劃

測(cè)試中的“羅塞塔”

在古代，有一個(gè)名叫“羅塞塔”的石碑，它制作于公元前196年，其上用希臘、古埃及和通俗體文字刻了同樣的內(nèi)容，近代考古學(xué)家通過(guò)對(duì)照各語(yǔ)言版本內(nèi)容，解讀出失傳千余年的埃及象形文，成為研究古埃及歷史的里程碑。

1985年1月，ESA各成員國(guó)負(fù)責(zé)空間事務(wù)的部長(zhǎng)召開(kāi)會(huì)議，批準(zhǔn)了一系列富有雄心和遠(yuǎn)見(jiàn)的科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目。這些重大決策之一是一項(xiàng)長(zhǎng)期科學(xué)計(jì)劃，后來(lái)被稱(chēng)作“地平線(xiàn)2000”。與會(huì)部長(zhǎng)們草擬的一份決議是這樣陳述的：同意在今后10年里加強(qiáng)歐洲的空間科學(xué)活動(dòng)，以便使科研機(jī)構(gòu)能保持在空間科學(xué)研究的最前沿。在歐洲空間科學(xué)機(jī)構(gòu)參與的基礎(chǔ)上，這項(xiàng)革命性的計(jì)劃還要求在20世紀(jì)90年代中期到21世紀(jì)初開(kāi)展一些“基石性”工作，其中一項(xiàng)任務(wù)就是對(duì)原始天體進(jìn)行考察和取樣。

早在“喬托”探測(cè)器考察哈雷彗星之前，ESA就一直在尋求通過(guò)帶回彗星或小行星的樣本，來(lái)確立太陽(yáng)系小天體探測(cè)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。1986年，“喬托”探測(cè)器飛越哈雷彗星取得巨大成功，使探測(cè)活動(dòng)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到彗星采樣返回上。但是，完成這項(xiàng)任務(wù)的費(fèi)用對(duì)歐洲來(lái)說(shuō)太過(guò)昂貴。于是，ESA管理層開(kāi)始尋求與NASA合作開(kāi)展這一高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目的可能性。到1991年，由ESA和NASA合作實(shí)施的“羅塞塔”彗核采樣返回計(jì)劃確立下來(lái)，科學(xué)家希望此次探測(cè)能像“羅塞塔”石碑解讀古埃及歷史一樣打開(kāi)一扇解讀宇宙起源的“時(shí)空之門(mén)”。后來(lái)，NASA遇到了財(cái)政困難，空間科學(xué)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)遭到削減，使ESA不得不依靠自己的力量來(lái)實(shí)施“羅塞塔”項(xiàng)目，并取消了原定將樣品送回地球的打算。1993年11月，該項(xiàng)目得到批準(zhǔn)，總經(jīng)費(fèi)為10億歐元。

3 幾經(jīng)變換的追蹤目標(biāo)

歐洲“羅塞塔”近距離拍照的67P彗星圖片

“羅塞塔”最初打算探測(cè)的彗星是46P/威爾塔寧（46P/Wirtanen，簡(jiǎn)稱(chēng)46P彗星）。2002年12月，阿里安－5（Ariane－5）火箭發(fā)射失敗，造成后續(xù)的發(fā)射推遲，而原定于2003年1月31日前進(jìn)行的“羅塞塔”發(fā)射首當(dāng)其沖。發(fā)射推遲后，由于46P彗星將運(yùn)動(dòng)到可探測(cè)范圍之外，所以ESA決定從另外5～6顆短周期彗星中再選擇一個(gè)新的探測(cè)目標(biāo)。經(jīng)常訪(fǎng)問(wèn)太陽(yáng)系的67P彗星最終脫穎而出，成為將迎來(lái)人類(lèi)探索使者的“幸運(yùn)兒”。

67P彗星是1969年被發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的幾位天文學(xué)家來(lái)到阿拉木圖天體物理研究所進(jìn)行彗星觀(guān)測(cè)，9月20日，其中一位名叫克里木·楚留莫夫的蘇聯(lián)天文學(xué)家在對(duì)斯維特蘭納·格拉西門(mén)克拍攝的32P/科馬斯·索拉彗星（32P/Comas Solà）照片進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，照片邊緣有一個(gè)像彗星的天體。楚留莫夫回到蘇聯(lián)基輔后進(jìn)行了仔細(xì)研究，最終確定這是一顆彗星，并將其命名為67P/楚留莫夫-格拉西門(mén)克彗星。

這顆彗星有著不同尋常的經(jīng)歷。1840年以前，它的近日點(diǎn)距離約是6.0×108km（4.0個(gè)天文單位），在地球上完全無(wú)法看到。1840年，由于與木星相撞，它的軌道發(fā)生了改變，近日點(diǎn)距離變?yōu)?.5×108km（3.0個(gè)天文單位）。1940年前后，它的近日點(diǎn)距離減小到了4.155×108km（2.77個(gè)天文單位）。1959年與木星再次碰撞，使其近日點(diǎn)距離減小到只有1.935×108km（1.29個(gè)天文單位）。到目前為止，從地球上人們已6次觀(guān)測(cè)到這顆彗星接近太陽(yáng)，分別是1969年、1976年、1982年、1989年、1996年和2002年。

4 各類(lèi)科學(xué)有效載荷助力彗星揭秘

軌道器

歐洲“羅塞塔”是一項(xiàng)國(guó)際性計(jì)劃，有美國(guó)及14個(gè)歐洲國(guó)家的50多家工業(yè)承包商參與。其主承包商是阿斯特留姆德國(guó)公司，而阿斯特留姆英國(guó)公司(負(fù)責(zé)探測(cè)器平臺(tái))、阿斯特留姆法國(guó)公司(負(fù)責(zé)電子設(shè)備)和泰雷茲-阿萊尼亞空間公司(負(fù)責(zé)組裝與測(cè)試)是主要分包商。

“羅塞塔”由軌道器和著陸器組成，其中軌道器上的11臺(tái)科學(xué)儀器分別是：

1）紫外成像光譜儀（ALICE）。它用于分析彗發(fā)和彗尾中的氣體，測(cè)量彗星水和一氧化碳/二氧化碳的生產(chǎn)率，并獲取彗核表面成分?jǐn)?shù)據(jù)。

2）射電波發(fā)射彗核探測(cè)實(shí)驗(yàn)件（CONSERT）。

它用于研究由彗核反射和散射的射電波，借以探測(cè)彗星的內(nèi)部構(gòu)造。

3）彗星次級(jí)離子質(zhì)量分析儀（COSIMA）。它用于分析彗星散發(fā)出的塵粒特性，包括其成分以及是有機(jī)物還是無(wú)機(jī)物。

4）顆粒撞擊分析儀與塵埃收集器（GIADA）。

它用于測(cè)量來(lái)自彗核和其他方向(由太陽(yáng)輻射壓力反射)塵粒的數(shù)量、質(zhì)量、動(dòng)量和速度分布。

5）微型成像塵埃分析系統(tǒng)（MIDAS）。它用于研究小行星及彗星周?chē)沫h(huán)境，獲取粒子數(shù)量、尺寸、體積和形狀數(shù)據(jù)。

6）微波儀（MIRO）。它用于確定主要?dú)怏w的豐度、表面放氣率和彗核亞表面溫度，還用于測(cè)量所途經(jīng)的2顆小行星錫瓦和大田原的亞表面溫度。

“羅塞塔”載荷示意圖

7）光學(xué)、分光與紅外遠(yuǎn)距離成像系統(tǒng)（OSIRIS）。它包括1臺(tái)廣角相機(jī)和1臺(tái)窄角相機(jī)，用于拍攝67P彗星彗核和飛往該彗星途中經(jīng)過(guò)的小行星的高分辨率圖像，并幫助選定最佳著陸點(diǎn)。

8）“羅塞塔”軌道器離子與中性分析光譜儀（ROSINA）。它包括3臺(tái)遙感器，用于確定彗星大氣與電離層成分、帶電氣體粒子速度以及有它們參加的反應(yīng)，并將研究小行星可能存在的放氣現(xiàn)象。

9）“羅塞塔”等離子體組合儀（RPC）。它包括5臺(tái)遙感器，用于測(cè)定彗核的物理特性，探討彗發(fā)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，監(jiān)測(cè)彗星活動(dòng)，并研究彗星與太陽(yáng)風(fēng)的相互作用。

10）射電科學(xué)研究?jī)x（RSI）。它利用探測(cè)器無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的漂移測(cè)量彗核的質(zhì)量、密度和引力，確定彗星的軌道，研究彗發(fā)的內(nèi)部情況。此外還將測(cè)量錫瓦小行星的質(zhì)量和密度，并在通過(guò)太陽(yáng)后方(從地球上看)的過(guò)程中研究日冕。

11）可見(jiàn)光與紅外熱成像光譜儀（VIRTIS）。它用于測(cè)繪和研究固態(tài)物質(zhì)的性質(zhì)以及彗核表面的溫度，測(cè)定彗星氣體，描述彗發(fā)的物理狀態(tài)，并幫助選定最佳著陸地點(diǎn)。

著陸器

“羅塞塔”攜帶的著陸器“菲萊”上帶有10臺(tái)科學(xué)儀器，總質(zhì)量21kg。它還裝有一個(gè)鉆探裝置，用于采取亞表面物質(zhì)的樣品。這些儀器的任務(wù)包括：測(cè)量彗星表面及內(nèi)部物質(zhì)的元素、分子、礦物學(xué)及同位素構(gòu)成；測(cè)量彗核的特征，如近表面強(qiáng)度、密度、構(gòu)造、多孔性、冰相及熱力學(xué)特征，其中構(gòu)造測(cè)量包括對(duì)細(xì)微顆粒的顯微研究。這10臺(tái)科學(xué)儀器分別是：

1）阿爾法粒子與X射線(xiàn)光譜儀（APXS）。它將下放到著陸器行走時(shí)離彗核表面不到4cm的位置，用于探測(cè)阿爾法粒子和X射線(xiàn)，從而提供彗核元素成分?jǐn)?shù)據(jù)。

2）彗核紅外與可見(jiàn)光分析儀（CIVA）。它利用6臺(tái)同樣的微型相機(jī)來(lái)拍攝表面的全景照片，另用一臺(tái)光譜儀來(lái)研究從表面采集的樣品成分、構(gòu)造和反射率。

3）射電波發(fā)射彗核探測(cè)實(shí)驗(yàn)件（CONSERT）。

它用于探測(cè)彗核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。來(lái)自軌道器上同名儀器的射電波將穿過(guò)彗核，由著陸器上的1臺(tái)應(yīng)答機(jī)發(fā)送回去。

4）彗星采樣與成分實(shí)驗(yàn)件（COSAC）。它是2臺(tái)放出氣體分析儀之一，用于根據(jù)元素和分子組成來(lái)探測(cè)和確定有機(jī)分子絡(luò)合物。

5）穩(wěn)定同位素成分中輕元素確定與認(rèn)識(shí)方法/托勒密實(shí)驗(yàn)件（MODULUS/Ptolemy）。它也是1臺(tái)放出氣體分析儀，可對(duì)輕元素的同位素比率進(jìn)行精確測(cè)定。

6）表面與亞表面科學(xué)多用途遙感器（MUPUS）。它利用位于著陸器錨定裝置上、探頭上和外部的遙感器來(lái)測(cè)量彗表的密度、熱力學(xué)和力學(xué)特性。

“菲萊”載荷示意圖

7）“羅塞塔”著陸器成像系統(tǒng)（ROLIS）。它是一臺(tái)電荷耦合器件（CCD）相機(jī)，用于在下降過(guò)程中獲取高分辨率圖像，并獲取其他儀器采樣區(qū)的立體全景圖像。

8）“羅塞塔”著陸器磁強(qiáng)計(jì)與等離子體監(jiān)測(cè)儀（ROMAP）。它用于研究當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)和彗星與太陽(yáng)風(fēng)間的相互作用。

9）樣品與分發(fā)裝置（SD2）。它可鉆探到表面下20cm或以下位置采集樣品，并交給不同的加熱爐或用于顯微鏡觀(guān)察。

1 0）表面電、震動(dòng)與聲學(xué)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)件（SESAME）。它用4臺(tái)儀器測(cè)定彗星外層特性。其中，彗星聲探測(cè)表面實(shí)驗(yàn)件用于測(cè)定聲通過(guò)彗表的傳播方式，介電常數(shù)探測(cè)儀用于研究其電特性，而塵?；芈浔O(jiān)測(cè)儀則用于測(cè)量回落到表面上的塵埃。

5 巧妙設(shè)計(jì)：“魚(yú)叉”裝置實(shí)現(xiàn)探測(cè)器在彗星表面附著

小行星和彗星這樣的小型天體沒(méi)有大氣，并且重力微弱，因此在其表面的降落任務(wù)稱(chēng)之為“附著”而非“著陸”。雖然這類(lèi)任務(wù)相對(duì)于火星這樣的著陸任務(wù)要容易許多，但也有特殊的困難，例如目標(biāo)小，對(duì)深空測(cè)控的精度要求相當(dāng)高；形狀不規(guī)則帶來(lái)的重力場(chǎng)分布不均，很難利用小行星的重力來(lái)制動(dòng)，尤其是由冰和塵埃構(gòu)成內(nèi)核的彗星結(jié)構(gòu)松散，在朝向太陽(yáng)飛行時(shí)會(huì)由于熱量增加造成表面物質(zhì)剝離與噴射，導(dǎo)致探測(cè)器的接近困難重重。迄今為止，不包含取樣返回在內(nèi)，唯一一次單純的小行星附著任務(wù)是由“近地小行星交會(huì)”（NEAR）小行星探測(cè)器完成的。它先是飛掠了253號(hào)小行星梅西爾德，然后進(jìn)入433號(hào)小行星愛(ài)神星的環(huán)繞軌道，并最終附著其上。

不出意外的話(huà)，質(zhì)量100kg的著陸器“菲萊”將是第一個(gè)在彗核表面上軟著陸的航天器。在“羅塞塔”到達(dá)67P彗星之前，盒形的“菲萊”將一直呆在軌道器的側(cè)面。一旦軌道器到達(dá)目的地，并調(diào)整到正確的方位，地面站就會(huì)發(fā)出指令，讓“菲萊”自動(dòng)彈離母探測(cè)器，展開(kāi)它的3條“腿”，以備在完成彈道式下降飛行后在彗星上輕輕地著陸。它的“腿”可吸收掉大部分動(dòng)能，減小發(fā)生彈跳的可能性，并能旋轉(zhuǎn)、抬高或傾斜，以使著陸器回到直立位置。由于彗星引力很小，因此在著陸瞬間，“菲萊”會(huì)彈出一個(gè)魚(yú)叉式的裝置，像?？扛劭诘暮酱瑨佸^一樣把著陸器錨在彗星表面上，防止飄走。“菲萊”實(shí)施科學(xué)考察的最短時(shí)間為幾星期，但也可能會(huì)持續(xù)數(shù)月。在此期間，它必須調(diào)整好太陽(yáng)電池翼，因?yàn)樵谀侵笏捅仨氁揽刻?yáng)能發(fā)電維持工作。但這將是一項(xiàng)重大的考驗(yàn)，因?yàn)樗硖幩樾紘娚涞沫h(huán)境下，太陽(yáng)電池翼將很容易被塵埃覆蓋而影響發(fā)電效率。

6 借助行星引力加速，完成“龜兔”角色轉(zhuǎn)變

“菲萊”著陸過(guò)程

目前還沒(méi)有一種運(yùn)載火箭能把像質(zhì)量約3 t的“羅塞塔”直接送往67P彗星，阿里安－5大推力火箭也不例外。如龜兔賽跑一樣，67P彗星以高達(dá)1.0×109km/h的速度繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，“羅塞塔”剛啟程時(shí)，速度慢得根本沒(méi)有希望趕上它的目標(biāo)。為了追上目標(biāo)的步伐，10年中“羅塞塔”3次飛掠地球，2次飛掠小行星，2次進(jìn)入小行星帶，4次飛掠太陽(yáng)，巧妙地利用“引力彈弓”效應(yīng)為自己增加動(dòng)能。

“羅塞塔”發(fā)射1年之后的2005年3月，它與地球首次再會(huì)，飛越距離為300～14000km。其間要完成的主要操作包括跟蹤、軌道確定和有效載荷測(cè)試，飛越前后還要進(jìn)行軌道修正機(jī)動(dòng)。首次飛越地球之后，“羅塞塔”在2007年2月從相距約200km處飛過(guò)火星，并開(kāi)展一些科學(xué)觀(guān)測(cè)?；鹦菍?duì)地球的遮擋會(huì)造成約37min的通信中斷。此后，“羅塞塔”還分別在2007年11月和2009年11月2次飛越地球。

在飛往小行星帶的途中，“羅塞塔”進(jìn)入被動(dòng)巡航模式。飛過(guò)小行星帶時(shí)探測(cè)器重新工作，在距小行星幾千千米遠(yuǎn)處對(duì)其進(jìn)行觀(guān)測(cè)。記錄下來(lái)的科學(xué)數(shù)據(jù)將在飛越小行星后傳回地球。

在內(nèi)太陽(yáng)系環(huán)繞了整整4圈之后，“羅塞塔”的速度已經(jīng)超過(guò)1.35×105km/h，跟它要追趕的目標(biāo)已經(jīng)不相上下了。當(dāng)它獲得足夠速度，踏上準(zhǔn)備與67P彗星相會(huì)的軌道時(shí)，已位于距離太陽(yáng)超過(guò)上億千米的地方，陽(yáng)光已經(jīng)微弱到無(wú)力再維持其正常運(yùn)轉(zhuǎn)了。于是，在2011年5月進(jìn)行了一次大型深空機(jī)動(dòng)后，ESA的任務(wù)團(tuán)隊(duì)于2011年7月讓“羅塞塔”進(jìn)入休眠期，以保存能源，直到2014年1月被喚醒。在此期間，“羅塞塔”與太陽(yáng)和地球的距離都將達(dá)到最大值，分別為約8×108km和1.0×109km。

7 至關(guān)重要：多次軌道修正機(jī)動(dòng)，完成星器最終匯合

“羅塞塔”的外形是一個(gè)大型鋁制箱體，尺寸為2.8m×2.1m×2.0m，箱體中央是主推進(jìn)系統(tǒng)，其中包括分別裝有燃料和氧化劑的2個(gè)大型推進(jìn)劑貯箱。軌道器還攜帶阿斯特留姆公司設(shè)計(jì)的24臺(tái)雙組元軌道與姿態(tài)控制推力器，每臺(tái)推力為10N，用于精確姿態(tài)調(diào)整與軌道修正，推進(jìn)劑總質(zhì)量是整個(gè)探測(cè)器發(fā)射質(zhì)量的1/2強(qiáng)（約1.7t）。

2014年5月7日，“羅塞塔”距目標(biāo)67P彗星約2.0×106km，并以相對(duì)于彗星775.1m/s的速度向前追趕。由于“羅塞塔”和67P彗星處于不同的軌道，若地面操控中心不執(zhí)行任何操作，按照目前兩者的位置和速度，在6月4日的時(shí)候“羅塞塔”在距67P彗星50000km的地方飛過(guò)，那么整個(gè)任務(wù)將竹籃打水一場(chǎng)空。因此，在接下來(lái)的2個(gè)月時(shí)間里，地面指控中心必須完成對(duì)“羅塞塔”的數(shù)次軌道修正和速度修正，讓其能夠在8月6日與67P彗星會(huì)合并保持相同速度。

“羅塞塔”任務(wù)的地面指控人員從2014年5月中旬到7月底執(zhí)行了8次推力器點(diǎn)火，在最開(kāi)始的2周執(zhí)行4次點(diǎn)火，之后每周1次。在點(diǎn)火的初期階段，為了防止出現(xiàn)1次或多次點(diǎn)火失敗的狀況，時(shí)間窗口設(shè)計(jì)的相對(duì)較寬，留有多次點(diǎn)火的時(shí)間來(lái)保證軌道修正機(jī)動(dòng)和探測(cè)器降速的成功實(shí)施。初期過(guò)寬的時(shí)間窗口壓縮了后幾次的點(diǎn)火時(shí)間，因此留給后續(xù)的點(diǎn)火時(shí)間窗口越來(lái)越窄，也就是說(shuō)后來(lái)的點(diǎn)火必須嚴(yán)格按照時(shí)間執(zhí)行。從推力器點(diǎn)火計(jì)劃也可以發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律，初始幾次彗星與“羅塞塔”的相對(duì)速度減少最多，相對(duì)距離縮短最快，消耗推進(jìn)劑也最多，后面將逐漸減少。這樣的設(shè)計(jì)雖然給后幾次點(diǎn)火帶來(lái)了很大壓力，但是遞減的任務(wù)量也有效地規(guī)避了風(fēng)險(xiǎn)。

為了讓“羅塞塔”更加靠近67P彗星并環(huán)繞飛行，地面人員于2014年8月3日進(jìn)行了一次點(diǎn)火，將“羅塞塔”和67P彗星的距離從200km縮小到150km左右，相對(duì)速度減小到1m/s；8月6日又進(jìn)行了一次點(diǎn)火，將星器間距離進(jìn)一步縮小到100km，并進(jìn)入67P彗星軌道。

“羅塞塔”的運(yùn)行軌道

“羅塞塔”釋放“菲萊”著陸器示意圖

歐洲空間運(yùn)行中心（ESOC）的“羅塞塔”任務(wù)地面指控人員強(qiáng)調(diào)指出，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火至關(guān)重要，任何軟件上的小毛病、意想不到的安全模式和通信問(wèn)題都會(huì)推遲推力器點(diǎn)火，延遲點(diǎn)火的時(shí)間越長(zhǎng)，后面所需要的補(bǔ)救工作也就越復(fù)雜。但“羅塞塔”發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火很順利。

“羅塞塔”現(xiàn)階段工作正常，但由于2009年6月反作用控制系統(tǒng)發(fā)生燃料泄漏，導(dǎo)致目前推進(jìn)器燃料供給系統(tǒng)壓力比原計(jì)劃低。

推力器點(diǎn)火時(shí)間

8 “羅塞塔”遠(yuǎn)征大事記

“羅塞塔”于2004年發(fā)射升空，其任務(wù)是追上丘留莫夫-格拉西緬科彗星，并實(shí)施彗核著陸探測(cè)。由于動(dòng)力系統(tǒng)不足以將其直接送往彗星，探測(cè)器采取借助地球和火星引力的方法，4次調(diào)整速度和軌道，迂回抵達(dá)目標(biāo)彗星，這一過(guò)程需耗時(shí)10年。

2005年3月，“羅塞塔”首次借助地球引力改變速度和軌道，并于2007年分別向火星和地球“借力”調(diào)整飛行。2009年11月，“羅塞塔”第三次也是最后一次飛掠地球，借力調(diào)速變軌。在此期間，它也對(duì)火星和沿途遇到的小行星進(jìn)行了觀(guān)測(cè)。

2008年9月，“羅塞塔”近距離飛掠斯坦斯小行星，用所攜導(dǎo)航相機(jī)及光學(xué)和紅外成像系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行了全方位觀(guān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)傳回ESA。這些數(shù)據(jù)可以幫助科學(xué)家更深入地了解小行星的成分和形成過(guò)程，充實(shí)有關(guān)太陽(yáng)系歷史的知識(shí)。

2010年7月，“羅塞塔”近距離飛掠魯特西亞小行星，并傳回首批高清照片。觀(guān)測(cè)結(jié)果證實(shí)，這顆小行星是個(gè)不斷旋轉(zhuǎn)的長(zhǎng)橢球形天體，其表面布滿(mǎn)隕石坑，說(shuō)明它曾多次遭受劇烈撞擊。

經(jīng)過(guò)31個(gè)月休眠后，“羅塞塔”的軌道重新接近太陽(yáng)。2014年1月20日，探測(cè)器的鬧鐘系統(tǒng)依據(jù)ESA指令，按時(shí)啟動(dòng)探測(cè)器上的重要系統(tǒng)，使其重新工作。

2014年5月14日，“羅塞塔”上所有的儀器都被喚醒，處于待命狀態(tài)。5月22日，“羅塞塔”成功完成了飛抵67P彗星前的第一次主要機(jī)動(dòng)。

2014年8月16日17：00，“羅塞塔”在完成持續(xù)6min26s的點(diǎn)火制動(dòng)后順利進(jìn)入67P彗星的軌道，與其距離100km。

在接下來(lái)的6周時(shí)間里，“羅塞塔”將開(kāi)始對(duì)彗星表面進(jìn)行繪圖，并對(duì)其質(zhì)量、引力場(chǎng)和形態(tài)等進(jìn)行探測(cè)。根據(jù)觀(guān)測(cè)到的數(shù)據(jù)為著陸器“菲萊”選擇一個(gè)合適的著陸地點(diǎn)。如不出意外，“羅塞塔”將于11月11日向67P彗星釋放著陸器“菲萊”。此后，著陸器將緊緊附著在彗核上，一同飛向太陽(yáng)，從而觀(guān)察彗核物質(zhì)如何在陽(yáng)光作用下蒸騰噴發(fā)。預(yù)計(jì)，此次探測(cè)任務(wù)將于2015年12月結(jié)束。

2008年9月，“羅塞塔”近距離飛掠斯坦斯小行星