更新时间：2024-09-21 12:26
67P/丘留莫夫－格拉西缅科彗星（俄语：67P/Комета Чурюмова — Герасименко；又译为楚留莫夫－格拉希门克；简称：67P）是一颗轨道周期为6.44年，自转周期为12.4小时的木族彗星，最大公转线速度约为135000km/h(38km/s)，星体最长处约有4.1~4.3km，发源于柯伊伯带。它于2015年8月13日到达近日点，下一次到达近日点的时间将是2021年11月2日。与其它很多彗星一样，它的名字取自发现者。该彗星为在1969年由苏联天文学家克利姆·伊万诺维奇·丘留莫夫与斯维特拉娜·伊万诺夫娜·格拉西缅科发现。右图为由“罗塞塔”飞船拍摄的丘留莫夫-格拉西缅科彗星的灰阶照片。
67P是欧洲航天局于2004年3月2日发射的罗塞塔号彗星探测器的目标天体。2014年8月6日，罗塞塔号探测器与目标彗星会合，并在同年9月10日进入预定轨道，11月12日，其携带的菲莱登陆器成功在彗星上着陆。这是有史以来第一次有人造探测器在彗核上受控软着陆。
“罗塞塔”飞船对67P/Churyumov-Gerasimenko彗星最新观测结果显示，它并不是科学家想像的冰层覆盖的明亮彗星，该飞船装配的紫外成像光谱仪探测到事实上这颗67P彗星在某些波长光线下甚至比巧克力的颜色更暗，目前并未探测到任何较大区域的冰水覆盖层。
欧航局彗星探测器“罗塞塔”分离的“菲莱”着陆器，于北京时间13日零时5分许确认成功登陆彗星“67P/丘留莫夫-格拉西缅科”（以下简称67P）。这是人造探测器首次登陆一颗彗星。“罗塞塔”计划开始于1993年，前后耗资约13亿欧元。一些媒体把“罗塞塔”的探测任务形容为“一场赌注”。科学家希望借此了解形成于太阳系形成初期的彗星，进一步探究太阳系甚至人类的起源。
追了10年就为登陆这一刻
为了这一天，欧洲航天局科学家已经等了10年多的时间。载有“菲莱”的彗星探测器“罗塞塔”2004年3月升空，经过总长超过64亿公里的太空飞行，终于在2014年8月，在距离地球4亿公里的太空追上正不断逼近太阳的彗星67P。
今年8月6日，欧航局宣布，“罗塞塔”与67P实现“第一次亲密接触”，地点是距离地球4亿公里的太空；随后3个月，两者并肩飞行，“罗塞塔”从一旁观察彗星；“结伴而行”中，“罗塞塔”进一步探究彗星，并锁定了合适的着陆地点。
欧洲航天局在“罗塞塔”项目的博客主页留言道，11日晚，“罗塞塔”经过了最后一轮系统测试，确定它处于正确轨道上；午夜，地面控制人员检测了遥控指令程序，为“菲莱”与“罗塞塔”分离做好准备；接下来，控制人员还确认，“菲莱”状况良好。12日，欧洲航天局位于德国达姆施塔特的欧洲空间运转中心证实，“罗塞塔”已于欧洲中部时间12日9时35分释放“菲莱”着陆器。
难度等同“乘气球抵达地球上某个地点”在接下来的几小时里，“菲莱”以接近步行的速度，“走”完最后的22.5公里路程。
“菲莱”重100公斤，大小如同一个电冰箱，携带了10个科学仪器。它以每小时3.5公里、几乎等同于步行的速度向彗星靠近，耗时7个小时才能抵达彗核。
由于从地面控制中心发送的指令至少需要28分钟才能抵达“罗塞塔”，“菲莱”将按照事先设定的程序完成登陆过程。预定的登陆地点附近岩石较少。
按美联社的说法，即便出现最小的差错，也会使得登陆任务前功尽弃，即“菲莱”撞上彗核表面的岩石或跌入悬崖中。有科学家用“乘气球抵达地球上某个地点”来形容登陆难度之大。
彗星引力小，着陆要用螺栓固定
欧洲航天局当天早些时候表示，科学家在检测着陆器健康状况时发现，着陆器的推进器无法启动。因此，“菲莱”着陆时只能靠三条腿上的冰螺栓和随身携带的“鱼叉”装置将自己固定在引力较小的彗星上。
高空拍摄照片显示，这颗彗星的形状并不规则，看上去像一只橡皮鸭。经反复研究“罗塞塔”传回的图像及数据信息，研究人员选定在彗星的头部位置投放“菲莱”。
登陆彗星后，“菲莱”会向地球发回首张着陆点全景照片，其携带的10个实验仪器也将对彗星的土壤、磁场等情况展开测量分析。
追问
为什么选择这颗彗星？
彗星“丘留莫夫-格拉西缅科”诞生于46亿年前太阳系形成初期。与地球上地质变化频繁不同，彗星上变化较少，就像一个飞行的“冰箱”，保存着最原始的物质。据新华社
又讯 欧洲航天局高级科学顾问马克·麦克科汉此前在接受新京报记者专访时表示，彗星一般都远离太阳，其“生命”中最靠近太阳可能只有一次。“因此我们要选择一颗现在靠近太阳、但此前很久没有靠近太阳的彗星。”
登陆彗星的困难可预料吗？
罗塞塔携带的着陆器登陆彗星，这是以前从未有过的任务。麦克科汉曾向记者介绍，面临的最大挑战是着陆器是根据原来确定的彗星Virtanen设计的。
此外，67P表面凹凸不平，给着陆出了不少难题。同时，目前彗星和罗塞塔都朝着太阳方向运动，彗星表面会因温度升高而更活跃，出现很多气体和灰尘等飘浮物，这不利于着陆。新京报记者 王晓枫
“追星”10年为了什么？
科学家们期待，这一项目对彗星进行研究将有助于揭开太阳系形成的诸多奥秘。迄今，“罗塞塔”已经动用多重“感官”了解67P。
它7月曾对目标彗星拍照。照片显示，与许多人预想的不同，这颗彗星并不像个阳芋，而更像一只鸭子，预示着67P可能由两颗彗星相撞而成。
上月，“罗塞塔”自身携带的科学仪器发现，67P挥发化学成分的“气味”类似于臭鸡蛋和醋的混合。
欧洲航天局11日说，他们收集到了这颗彗星的“声音”，这种响声可能由其发射的粒子带电发出。
天文学家认为，彗星由太阳系诞生初期的物质组成，由于它们自身温度极低并置身于“天寒地冻”的宇宙空间，因此自太阳系诞生以来，彗星成分几乎不变，对它们进行研究将有助于揭开太阳系形成的诸多奥秘。
67P是由克利姆·伊万诺维奇·丘留莫夫于1969在基辅国立大学天文台发现的。他在查看斯维特拉娜·伊万诺夫娜·格拉西缅科于1969年9月11日在阿拉木图天体物理研究所拍摄的周期彗星32P/科马斯·索拉彗星的照片时，发现在底片边缘处有一个类似彗星的天体最初他认为这就是想要拍摄的32P彗星,回到母校基辅大学后，丘留莫夫又仔细地检查了所有的照片。10月22日，在照片拍摄一个月之后，他发现那个天体偏离了预期位置达1.8度，所以不可能是科马斯·索拉彗星。再仔细观察后，在照片上发现了一个暗淡的32P彗星的影像，因此丘留莫夫断定这是一个新发现的彗星。
这颗彗星由两部分组成，中间由一个脖子状的狭窄柱体连接。大的一部分大小约为4.1km*3.3km*1.8km,小的一部分约为2.6km*2.3km*1.8km。每个轨道周期，彗星的质量就会因为气体和尘埃被太阳风吹走而减少。据估计，67P每次回归表层厚度就会减少1±0.5m。这种分为两个半球的奇怪的形状有两种可能的形成方式：由一整块“岩石”因不均匀侵蚀而形成，或是由两块“岩石”低速碰撞黏合而成（通常称为接触双星）。前一种情况下，星体表面因侵蚀而露出的阶梯结构（由于星体内部分层）应是同向的，而后一种情况则相反。经过研究，科学家们发现67P的“阶梯”是不同向的，这表明后一种情况可能性较大——两个形成于柯伊伯带的小天体碰撞接合形成了丘留莫夫-格拉西缅科彗星。
一般情况下彗星在接近木星或土星时其轨道都会被改变。1959年以前，67P的近日点距离为2.7AU（400,000,000 km）。1959年2月，它与木星近距离接触，导致它的近日点向内移动了大约1.3 AU（190,000,000 km），进入了现在的轨道。在2009年的近日点后，发现它的自转周期已经从12.76小时减少至12.4小时。据信这一变化是由因升华而引起的扭矩导致的。67P上次回归是在2015年。2014年9月，丘留莫夫-格拉西缅科的核心视星等约为20。它在2015年8月13日到达近日点。从2014年12月到2015年9月，它与太阳的视距离小于45度。2015年2月10日，它与太阳相距5度，距离地球3.3AU（4.9亿公里）。它于2015年5月5日穿过了天赤道，从北方最容易看到半球形的它。甚至就在近日点之后，当它位于双子座时，它的亮度只会增加到大约12度，需要望远镜才能看到。在2016年7月，这颗彗星的总星等约为20级。
2021年11月12日，彗星67P出现在天空中，这是它离地球最近的距离，下次再这么近距离看到它要等近200年。
罗塞塔任务是第一个包括一个伴随彗星运行数年的轨道飞行器以及一个从彗星表面收集近距离数据的着陆器。该任务于2004年发射，2014年抵达67P彗星，并于2016年在彗星表面着陆。罗塞塔项目最早是在1970年代开始构思，其最初的设计是一项彗星取样返回任务。最终欧洲航天局科学项目委员会在1993年11月批准了罗塞塔项目的实施。最初确定的考察目标是彗星46P/Wirtanen，但随后在确定飞船的发射时间被定在2004年之后，项目的探测目标被重新确定为67P/丘留莫夫 -格拉西缅科彗星。
准备工作
为了准备罗塞塔任务，科学家们对2003年3月12日哈勃空间望远镜拍摄的照片进行了仔细分析，建立了一个整体的67P的三维模型，并由计算机生成了图像。
2004年3月2日，罗塞塔飞船从南美洲法属圭亚那的库鲁航天中心由一枚阿丽安-5型火箭发射升空，随后进行了3次地球引力弹弓借力和一次火星引力弹弓借力。在其追逐彗星的途中，罗塞塔相继在2008年和2010年飞越了小行星2867(Steins)以及小行星21(Lutetia)，随后在2011年6月进入休眠状态。
2012年4月25日，N.Howes、G.Sostero和E.Guido用2米口径的福克斯望远镜进行了迄今为止最详细的观测。
罗塞塔飞船在2014年开始进入执行任务状态，同年1月20日按计划从休眠中苏醒，随后进行了设备检查，并继续朝着彗星飞行。2014年6月6日，当罗塞塔距离67P彗星36万公里（22万英里），距离太阳3.9AU（5.8亿公里）时，检测到水蒸气以大约1升/秒的速度释放。2014年7月14日，罗塞塔拍摄的图像显示，它的彗核形状不规则，有两个截然不同的核心裂片。据估计，核的大小为3.5×4 km（2.2×2.5 mi）。当时对其形状提出了两种解释：它是一种接触双星，或者它的形状可能是由于冰从其表面升华而形成的不对称侵蚀，从而留下了波状的形状。任务科学家已经确定接触双星假说是明确正确的。
会合与进入轨道
2014年5月，罗塞塔号彗星探测器使用推进器，将自身的速度由780 m/s开始逐渐减少，这是为了通过减小罗塞塔号的相对速度至1 m/s，来为8月6日进入彗星的预定轨道作准备。2014年8月6日，经过十年飞行，罗塞塔号彗星探测器安全进入围绕彗星运行的轨道。9月10日，罗塞塔号进入预定轨道，并离彗核只有30 km。在8月至11月间，罗塞塔飞船一直在围绕彗星运行，其搭载的各项设备对彗星表面进行了详细考察，以确定其表面环境条件。
着陆
2014年11月12日，罗塞塔号彗星探测器运载的菲莱登陆器登陆丘留莫夫－格拉西缅科彗星。菲莱登陆器为重约100千克（220磅）的空间探测器，在罗塞塔号降落后即会用起落架把其放下。登陆器的名字则为取自阿祖奇亚岛上的菲莱神庙，该岛屿在阿斯旺水坝的兴建中部分淹没，而菲莱神庙也被逼拆迁。另外，丘留莫夫－格拉西缅科彗星的表面的引力只有10^-3 m/S2，为地球的约万分之一。
由于彗星上的的引力太小，“菲莱”很容易便会因反弹而坠机，因此必须考虑一些技术因素，以保持登陆器的平稳。所以登陆器的起落架便根据机构学来设计，以便应对丘留莫夫－格拉西缅科彗星表面较小的引力。另外考虑的也包括鱼叉、推进器、用作旋紧彗星表面上的冰的着陆臂和以防止在登陆器在彗星表面附近自转的飞轮。尽管如此，登陆器在第三次着陆才稳定在彗星表面的安全位置（本来计划是一次降落成功的）。
其他发现
2015年1月23日，《科学》杂志发表了一期有关彗星的科学研究特刊。
在菲莱的电池发生故障之前进行的测量表明，灰尘层的厚度可能高达20厘，下面是坚硬的冰，或者是冰和灰尘的混合物。另外，彗星中心的孔隙率似乎增加了。
在菲莱降落和着陆过程中，通过其ROMAP仪器和罗塞塔的RPC-MAG仪器进行了测量，发现丘留莫夫-格拉西缅科彗星的核本身没有磁场。这表明，磁场可能并不像先前假设的那样，在太阳系的早期形成中起到了作用。
罗塞塔上的爱丽丝光谱仪确定了电子（在彗星核上方1公里或0.6英里范围内）是由太阳辐射对水分子的光离子化产生的。此外，彗星上还存在与坑塌有关的活动坑，可能与爆发有关。
COSAC和托勒密仪器在“菲莱”号着陆器上的测量显示出16种有机化合物，其中4种是首次在彗星上发现的，包括乙酰胺、丙、异酸甲酯和丙醛。天体生物学家钱德拉·威克拉马辛哈和马克斯·沃利斯说，探测到的一些物理特征“罗塞塔”和“菲莱”在彗星表面，例如富含有机物的地壳，可以用外星微生物的存在来解释。罗塞塔项目的科学家们认为这种说法是“纯粹的推测”。富含碳的化合物在太阳系中很常见。罗塞塔和菲莱都不具备搜寻生物直接证据的能力。迄今为止唯一在彗星上检测到的氨基酸是甘氨酸，以及前体分子甲胺和乙胺。
在彗星发射的尘埃颗粒中也发现了固体有机化合物，这种有机物质中的碳结合在“非常大的大分子化合物”中，类似于碳质球粒陨石中的不溶性有机物。科学家们认为，观测到的彗星含碳固体物质可能与陨石中的不溶性有机物具有相同的起源，但在被纳入彗星之前或之后受到的改变较少。
到任务结束为止，这项任务最突出的发现之一是在彗星周围探测到大量的自由分子氧（O2）气体。目前的太阳系模型表明，分子氧应该在67P诞生时消失。大约在46亿年前，在一个剧烈而热的过程中，这个过程会导致氧与氢发生反应并形成水分子。而以前从未在彗星中探测到氧气。现场测量表明，在彗差中O2/H2O比率是各向同性的，并且不会随日心距的变化而发生系统性变化，说明原始的氧气在彗星的形成中被包进了彗核。这个这一发现对理论提出了挑战，即在彗星表面，水分子与硅酸盐和其他含氧物质发生碰撞时，可能会产生O2材料。通过检测彗星中的分子氮（N2），科学家认为彗星颗粒在低于30 K（−243°C；−406°F）的低温条件下形成。
2018年7月3日，研究人员报告说，67P彗星表面并没有制造出分子氧，这一发现支持了氧来自彗星体的观点，而且可能是原始的氧。
丘留莫夫-格拉西缅科彗星上有26个不同的区域，每个区域都以埃及神的名字命名；大裂片上的区域以神的名字命名，而小裂片上的区域则以女神的名字命名。在春分之前，北半球确定了19个区域。后来，当南半球被照亮时，又有七个地区使用相同的命名规则被定名。
有一些特征地貌被称为门（Gates），是表面上的孪生突出物，它们以罗塞塔团队已故成员的名字命名。
罗塞塔在任务进程中，观察到了彗星表面的许多变化，特别是当彗星接近近日点时。这些变化包括在平滑的地形中不断演变的圆形图案，这些图案在某个时刻以每天几米的速度增长；颈部区域的一处裂缝也在扩大；数十米宽的巨石被移动，有时超过100米；地面的一些部分被移除，露出了新的特征；还有一些崩塌的悬崖。2015年12月，一个著名的例子被罗塞塔的导航相机捕捉到，它是彗星发出的一道亮光。罗塞塔的科学家们认为这是一个巨大的悬崖崩塌了。这是彗星上第一次发生的与活动爆发有关的滑坡。
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