「原始彗星」飛進太陽系內部時，我們會迅速將其攔截！

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彗星攔截器已被選為ESA新的快速任務。它將是第一個造訪真正原始的彗星或其他星際物體的航天器，這些天體才剛剛開啟它們的內太陽系之旅。

版權：ESA

歐洲航空局（ESA）為其宇宙視覺計劃（Cosmic Vision Programme）選中了一項新的「快速任務」，名為「彗星攔截器」（Comet Interceptor）。彗星攔截器含有三個航天器，將探訪真正的「原始彗星」，或其他剛剛開啟內太陽系（inner Solar System）旅程的星際物體，彗星攔截器將成為執行這種任務亘古未有的先鋒。

彗星攔截器的目的地是一顆尚未被發現的彗星，當這顆彗星慢慢接近地球軌道時，彗星攔截器就會飛掠它注目已久的目標。它的三個航天器將同時在彗星周圍的多個點進行觀測，創建一個「動態新」物體的三維輪廓，其中包含了從太陽系形成之初時倖存下來的原始物質。

ESA的科學部主任金特?哈辛格（Günther Hasinger）說：「對我們來說，原始的或者全新動態的彗星是完全未知的，它們是近距離的航天器探索難以抗拒的絕佳目標，能讓我們更好地了解彗星的多樣性和演化過程。」

「喬托行星際探測器（Giotto）和羅塞塔號探測器（Rosetta）完成巨大科學成就是無與倫比的，這兩項任務是我們對彗星研究的遺產任務，但是現在，是時候繼續這兩項任務的成功，並著手去訪問一顆全新的彗星，或者準備好迎接下一個類似『奧陌陌』（『Oumuamua）的星際天體。」

什麼是快速任務？

彗星攔截器是一種「快速」（fast）或F級任務。「快速」是指執行的時間短，從任務選擇到啟動準備的總開發持續時間約為八年。F級任務的發射質量小於1000千克，將與中級任務共同搭載火箭升入太空，利用發射火箭中的額外空間，飛往太陽 - 地球第二拉格朗日點（Sun-Earth Lagrange point L2），L2在太陽和地球連線的外側，距離地球150萬千米。

圖片版權：ESA

預計在2028年，彗星攔截器將會作為ESA的系外行星研究「大氣遙感紅外系外行星大型巡天」（Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey，ARIEL）航天器的「共同乘客」進行發射。兩個任務都將被送往第二拉格朗日點，彗星攔截器則會在那裡使用自己的推進系統繼續旅行，飛掠所選的目標彗星。

選擇彗星攔截器這一任務的過程也很迅速。在2018年7月召開任務提報會上，空間科學團隊一共提交了23個任務小組，隨後其中的6個任務團隊受邀提供更為詳細的提案。其中，彗星攔截器被選入如今的科學計劃委員會（Science Programme Committee），進入到更詳細的任務定位階段。

「我們非常感謝空間科學團隊給出的出色建議，這些提報任務涵蓋了各種各樣新穎的主題，並且能在F級任務指導方針的限制範圍內進行探索。」主任哈辛格說道。

「在我們制定宇宙科學探索的幾十年未來計劃時，這種創新的使命將在補充增益ESA的科學計劃中發揮重要作用。

「我們也很高興能堅持這一『快速』任務的理念，在最初的提案徵集之後的一年內，我們就選出了彗星攔截器。」

彗星攔截器創新何在？

彗星攔截器由三個航天器所組成，這種複合航天器將抵達第二拉格朗日點，伺機等待合適的目標，在此期間都是「集體行動」，直到發現了合適的目標，在採取攔截行動的前幾周，三個航天器就會分頭行動。每個模塊都將配備一個互補的科學有效載荷，對彗星核、彗星氣體、彗塵和等離子體環境進行不同視角的「多點」探測。這種「多點」測量將極大地改善我們對彗星的理解，彗星在運動的過程中一直在與不斷變化的太陽風（solar wind）相互作用，而「多點」測量將提供分析原始彗星在這一過程中的動態性質所需的重要3D信息。

除此之外，彗星攔截器任務的儀器套件將從其他任務的「遺產」中挑選，包括目前仍在火星生命探測計劃（Exobiology on Mars，ExoMars）中執行任務的微量氣體軌道探測器（Trace Gas Orbiter）上的相機，以及塵埃、場和等離子儀器，還包括羅塞塔號探測器曾用過的那些質譜儀。

在此之前的彗星任務，包括ESA的航天器先驅喬托行星際探測器和羅塞塔號探測器，遇上的都是短周期彗星（short-period comet），即軌道周期不到200年的彗星，它們在相對較近的一段時間內沿著運行軌道多次靠近太陽，並因此發生了重大變化：羅塞塔號探測器的彗星編號為67P/丘留莫夫-格拉西緬科（67P / Churyumov-Gerasimenko，67P/C-G），每6年半就繞太陽運行一次；1986年，喬托行星際探測器和其他航天器訪問了哈雷彗星（編號1P / Halley），每76年它就會重返我們地球的上空。

版權：ESA

圖中顯示了太陽系中兩個主要的彗星所在區域：柯伊伯帶，距離太陽30-50個天文單位（astronomical unit，AU：地球與太陽間的距離）；奧爾特雲，向外可能延伸到距離太陽50 000到100 000 個天文單位。哈雷彗星被認為起源於奧爾特雲，而67P/丘留莫夫-格拉西緬科會醒是ESA羅塞塔號探測任務的焦點，來自柯伊伯帶，這顆彗星現在處於繞太陽運行的軌道周期為6年半，近日點位於地球和火星的軌道之間，遠日點則位於木星軌道的外側。

彗星攔截器與之前的任務不盡相同，因為它將首次瞄準一顆進入太陽系內部的彗星，這樣的彗星可能來自被認為圍繞太陽領域外圍的、巨大的奧爾特雲（Oort Cloud），此類彗星將包含自太陽和行星形成初期以來相對原始的物質和信息，而沒有在歷史的長河中參與過多次反應、發生過各種變化。因此，彗星攔截器任務將提供對彗星從太陽系外圍向內遷移時所發生的變化的新見解。

版權：ESA/Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser

自2017年被發現以來，對奧陌陌的觀測結果表明，如果它僅受太陽和行星的引力影響，那麼它的實際運動軌跡就略微偏離它理論上應該遵循的軌跡。研究人員認為，造成這一現象的原因是來自太陽的加熱讓奧陌陌從表面排出了一些氣體物質。在這張藝術構想圖中，即能看出這種「泄氣」現象，有一層薄薄的雲從奧陌陌面向太陽的一側散出。在之前，奧陌陌一直被歸類為小行星，但如果它真的會「泄氣」，那就是典型的彗星。

雖然更為罕見，但另一種潛在的探測目標則是來自另一個恆星系統的竄入星（interloper），例如著名的奧陌陌，曾在2017年以一種高度傾斜的運行軌道飛越過我們的太陽。研究星際物體將為我們提供更多機會，來探索類似彗星的天體在其他恆星系統中的形成和演化。

在過去，我們只能在「新的」彗星以最近距離飛越太陽的前幾個月到幾年的時間裡發現它們，而幾個月到幾年的時間對於規劃、建造和發射太空任務來說實在太短，更別提還得在彗星漸漸遠離太陽飛往其他星體之前追上它。

地面測量最近有了新進展，這意味著我們可以掃描更深處的天空，並且可以提供更長時間的發現通知。全景巡天望遠鏡和快速反應系統（Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System，Pan-STARRS，簡稱泛星計劃）是現在最具增殖性的彗星發現機器，每年有超過一半的新彗星都是被被泛星計劃調查發現的。目前正在智利建造的大口徑全天巡視望遠鏡（Large Synoptic Survey Telescope，LSST）也將大大增加新彗星的種類和數量。

任何情況下，在任務的準備階段都不需要知道彗星攔截器切切實實的目的地；我們可以提前準備好航天器，並讓它太空中等待合適的目標彗星；我們有望在發射後的五年內完成彗星攔截器任務。

參考：

https://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/ESA_s_new_mission_to_intercept_a_comet

作者：哇喳

來源：NASA愛好者

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