歐空局太陽(yáng)軌道飛行器將在未來(lái)幾天穿過ATLAS彗星的尾巴（彗星在中國(guó)也稱掃把星），雖然新發(fā)射的航天器此時(shí)不會(huì)采集科學(xué)數(shù)據(jù)，但任務(wù)專家已經(jīng)努力確保在這次獨(dú)特的相遇期間打開四臺(tái)最相關(guān)儀器。

這架太陽(yáng)軌道器于2020年2月10日發(fā)射升空，從那時(shí)起，科學(xué)家和工程師們一直在進(jìn)行一系列測(cè)試和設(shè)置程序。這一階段的完成日期定在6月15日，這樣飛船就可以在6月中旬第一次近日點(diǎn)完全發(fā)揮作用。

然而，與彗星偶然相遇的發(fā)現(xiàn)使事情變得更加緊迫。意外地飛越彗星尾巴是太空任務(wù)中罕見的事件，科學(xué)家們知道，這種情況以前只發(fā)生過六次，對(duì)于不是專門追逐彗星的任務(wù)。所有這樣的遭遇都是在事件發(fā)生后的航天器數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，而太陽(yáng)軌道器即將到來(lái)的穿越彗星是第一個(gè)提前預(yù)測(cè)的任務(wù)。英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院穆拉德空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的杰倫特·瓊斯注意到了這一點(diǎn)，他有20年研究此類遭遇的歷史。

他在2000年發(fā)現(xiàn)了第一次意外的彗尾交叉，當(dāng)時(shí)他正在研究1996年歐空局/美國(guó)宇航局尤利西斯(Ulysses)太陽(yáng)研究航天器記錄數(shù)據(jù)中的一個(gè)奇怪?jǐn)_動(dòng)。這項(xiàng)研究顯示，飛船穿過了雅庫(kù)塔彗星的尾巴，也被稱為“1996年大彗星”。消息公布后不久，尤利西斯穿過了另一顆彗星的尾巴，然后在2007年穿過了第三顆彗星的尾巴。本月早些時(shí)候，意識(shí)到太陽(yáng)軌道器將在短短幾周內(nèi)到達(dá)彗星C/2019年Y4(ATLAS)下游4400萬(wàn)公里，Geraint立即通知了歐空局團(tuán)隊(duì)。

完美的探測(cè)儀器

太陽(yáng)軌道器配備了一套10臺(tái)原位和遙感儀器來(lái)研究太陽(yáng)及其釋放到太空帶電粒子的流動(dòng)。幸運(yùn)的是，這四臺(tái)原位儀器也是探測(cè)彗星尾巴的完美儀器，因?yàn)樗鼈儨y(cè)量了航天器周圍的條件，因此它們可以返回關(guān)于彗星發(fā)出塵埃顆粒和帶電粒子的數(shù)據(jù)。這些排放形成了彗星的兩個(gè)尾巴：留在彗星軌道上的塵埃尾巴和直接指向太陽(yáng)的離子尾巴。太陽(yáng)軌道器將于5月31日至6月1日穿過ATLAS彗星的離子尾巴，6月6日穿過塵埃尾巴。

如果離子尾巴足夠密集，太陽(yáng)軌道器的磁強(qiáng)計(jì)(MAG)可以探測(cè)到行星際磁場(chǎng)的變化，因?yàn)樗c彗星尾部的離子相互作用，而太陽(yáng)風(fēng)分析儀(SWA)可以直接捕獲一些尾巴粒子。當(dāng)太陽(yáng)軌道器穿過塵埃尾巴時(shí)，取決于它的密度（這是極其難以預(yù)測(cè)的）有可能是一個(gè)或多個(gè)微小塵埃顆粒以每秒數(shù)十公里的速度撞擊航天器。雖然這對(duì)航天器沒有重大風(fēng)險(xiǎn)，但塵埃顆粒本身會(huì)在撞擊時(shí)蒸發(fā)，形成微小的帶電氣體或等離子體云，可以由無(wú)線電和等離子波(RPW)儀器探測(cè)到。

歐空局科學(xué)主任金瑟·哈辛格(Günther Hasinger)說(shuō)：像這樣意外相遇為任務(wù)提供了獨(dú)特的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，但這很好！像這樣的機(jī)會(huì)都是科學(xué)冒險(xiǎn)的一部分。其中一個(gè)挑戰(zhàn)是，由于調(diào)試，儀器似乎不太可能全部及時(shí)準(zhǔn)備就緒?，F(xiàn)在，由于儀器團(tuán)隊(duì)和歐空局飛行任務(wù)操作團(tuán)隊(duì)的特別努力，所有四臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀器都將開啟并收集數(shù)據(jù)，盡管在某些時(shí)間需要將儀器切換回調(diào)試模式，以確保在6月15日的最后期限前完成任務(wù)。

期待意想不到的事情

另一個(gè)挑戰(zhàn)是彗星的行為，ATLAS彗星于2019年12月28日被發(fā)現(xiàn)。在接下來(lái)的幾個(gè)月里，它變得如此明亮，以至于天文學(xué)家們想知道它是否會(huì)在5月份變得肉眼可見。不幸的是，在四月初，彗星碎裂了。結(jié)果，它的亮度也明顯降低，5月中旬的進(jìn)一步碎裂進(jìn)一步削弱了這顆彗星，使其不太可能被太陽(yáng)軌道器探測(cè)到。盡管檢測(cè)到的機(jī)會(huì)已經(jīng)減少，但這一努力仍然是值得的。每次與彗星相遇，研究人員都會(huì)更多地了解這些有趣的物體。

如果太陽(yáng)軌道飛行器探測(cè)到ATLAS彗星的存在，那么就會(huì)更多地了解彗星是如何與太陽(yáng)風(fēng)相互作用，例如，對(duì)塵埃尾巴行為的預(yù)期是否與研究模型一致，所有與彗星相遇的任務(wù)都提供了拼圖的碎片。Geraint是歐空局未來(lái)彗星攔截任務(wù)的首席研究員，該任務(wù)由三個(gè)航天器組成，計(jì)劃于2028年發(fā)射。它將對(duì)一顆未知的彗星進(jìn)行更近距離的飛越，這顆彗星將從新發(fā)現(xiàn)的彗星中挑選出來(lái)，距離發(fā)射時(shí)間更近(甚至更晚)。

靠近太陽(yáng)

太陽(yáng)軌道器目前正在金星和水星軌道之間繞著太陽(yáng)運(yùn)行，第一次近日點(diǎn)發(fā)生在6月15日，距離太陽(yáng)約7700萬(wàn)公里。在接下來(lái)的幾年里，它將在水星軌道內(nèi)變得更近，距離太陽(yáng)表面約4200萬(wàn)公里。與此同時(shí)，ATLAS彗星已經(jīng)在那里，接近它自己的近日點(diǎn)，預(yù)計(jì)5月31日，距離太陽(yáng)約3700萬(wàn)公里。歐空局太陽(yáng)軌道器項(xiàng)目副科學(xué)家Yannis Zouganelis說(shuō)：

這種彗星尾巴交叉也很令人興奮，因?yàn)樗鼘⒌谝淮伟l(fā)生在距離太陽(yáng)如此近的地方，因?yàn)殄绾宋挥谒堑能壍纼?nèi)。了解太陽(yáng)系最內(nèi)層塵埃環(huán)境是太陽(yáng)軌道器的科學(xué)目標(biāo)之一。像ATLAS彗星這樣近太陽(yáng)彗星是內(nèi)日光層塵埃的來(lái)源，因此這項(xiàng)研究不僅有助于我們了解這顆彗星，而且還有助于了解恒星的塵埃環(huán)境。對(duì)于太陽(yáng)軌道器來(lái)說(shuō)，觀察冰冷的彗星而不是炎熱的太陽(yáng)，當(dāng)然是一種令人興奮和意想不到開始科學(xué)任務(wù)的方式。

博科園｜研究/來(lái)自：歐空局ESA

研究發(fā)表期刊《Research Notes of the AAS》

DOI: 10.3847/2515-5172/ab8fa6

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