Rosetta號與67P彗星的太空探戈

2014/09/03 |

太空天文

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Rosetta號的飛行軌跡

2014年8月6日，歐洲太空總署（ESA）的Rosetta彗星探測船，歷經十年60億公里的飛行，到達67/P Churyumov-Gerasimenko彗星的軌道位置。這是人們首次利用太空船進入彗星的軌道，近距離觀測到彗星的表面。

如探戈般的的飛行軌道

我們較常聽到的地球、月球、火星或其他行星的探測計畫。均是將太空船減速進入觀測星體的重力場而成為該星體的人造衛星。再以些許動力微調軌道以執行長期的科學觀測任務。然而，在67P彗星觀測計畫中，直徑僅有4公里的彗星，其重力遠不足以把Rosetta號捕捉入穩定的週期軌道。因此，必須仰賴探測船本身的燃料動力，不斷調整其繞著太陽的克普勒軌道，讓Rosetta號得以「相對地」在67P彗星周圍環繞。ESA的太空飛航動力學專家，設計了一個最節省燃料的飛行路徑，讓Rosetta號從距67P十萬公里遠的距離，逐步接近目標，在8月6日時到達僅有100公里的距離，預計在未來兩個月內將逐步靠近觀測彗星的不同角度，最終執行Philae號登陸器送至彗星表面進行鑽探等計畫。

除了節省燃料的考量，光線的充足也是一大考驗。在太空中觀測行星、衛星與彗星等不會自己發光的天體，可沒有攝影棚裡拍模型能打燈打光的充足設備。而必須仰賴太陽光的反射，因此Rosetta的飛行軌道，還需要考量到彗星的自轉，必須在待觀測面也朝向太陽時，才能取得足夠清晰的畫面。而由於67P彗星的自轉週期是12.7小時，自轉軸與黃道面約30度的傾角，也使得距離南極約30度內的區域至今仍無法觀察。但因陽光角度會因彗星接近太陽而改變，進而影響到可觀測的區域，因此ESA的科學家也根據此特性設計軌道，從ESA的軌道示意影片中，可以看到Rosetta如探戈般的飛行軌跡以及兼顧各個角度與距離的觀測計畫，以彗星和飛船起舞，實在是個飛向宇宙浩瀚無垠的科宅浪漫哪~~

不只是個髒雪球

當浪漫過後，激情褪去，面紗一一的被揭露，真實也逐漸浮上檯面（這不是言情小說起手式….），Rosetta號在距67P彗星100公里時，所拍攝到的照片更令科學家們為之驚奇。67P彗星並非像「髒雪球」這樣常用作彗星的描述，也並非常見的球形星體天體，而是如「半身人像」般兩端大中間細。Rosetta的觀測團隊也根據這樣的特徵將67P彗星分成頭部（較小的一端）、頸部與身體（較大的一端）來稱呼。在頭部與身體兩部分，滿布一層層的不規則結構，但沒有明顯的隕石坑。而較細的頸部更有著一大片較明亮的平滑表面。

67P彗星@wikipedia

大部分彗星的成因，是由鬆散的冰、岩石與凍結的氣體所組成。故有「髒雪球（Dirty Snowball）」與「冰汙球（Icy Dirtball）」的稱呼。但在67P彗星上，卻可觀察到許多尚待研究的奇特地貌。例如在頸部與頭部交界處，可觀察到一道「懸崖」與類似沉積作用的疊層結構。而在地表光滑處又能找到一些在其他地方觀察不到的「巨石」。這些高度可達幾層樓高的巨石，在月球或其他行星表面，往往肇因於隕石碰撞所噴射出來的岩石。但在67P彗星表面並沒有見到大量隕石坑，也使得這些巨石的成因仍有待進一步探勘研究。

在67P彗星表面比較平滑的區域，常常可以發現一堆堆的大石塊，它們的成份和來源尙待觀察硏究。

遠觀，是為褻玩做的最好準備（誤）

在8月6日至9月3日的觀測任務後，Rosetta預計於9月10日，在離彗核30公里處，開始遙測製作解析度約70公分的彗核的表面地圖。在這樣的解析度下，可以觀測到詳細的地質結構與噴氣現象。ESA也將根據此份遙測結果規劃適宜登陸地點，並在10月10日到達Rosetta號與67P彗星的最近點，距離僅10公里，在此階段針對登陸地點最更進一步的觀察，遙測解析度可達20公分。最終在11月11日，會將Rosetta上所搭載的一個重約100公斤的登陸器Philae號投放到彗核上。

隨著Rosetta號的太空探戈與Philae登陸器的一親芳澤，人類史上與彗星的第一次接觸將為我們揭開彗星的秘密與開啟更多太陽系外天體的研究方向。