人類首次提前預(yù)知：探測器即將穿越彗星尾巴，看看掃把星的樣子！

歐空局太陽軌道飛行器將在未來幾天穿過ATLAS彗星的尾巴（彗星在中國也稱掃把星），雖然新發(fā)射的航天器此時不會采集科學(xué)數(shù)據(jù)，但任務(wù)專家已經(jīng)努力確保在這次獨特的相遇期間打開四臺最相關(guān)儀器。這架太陽軌道器于2020年2月10日發(fā)射升空，從那時起，科學(xué)家和工程師們一直在進(jìn)行一系列測試和設(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)，而太陽軌道器即將到來的穿越彗星是第一個提前預(yù)測的任務(wù)。英國倫敦大學(xué)學(xué)院穆拉德空間科學(xué)實驗室的杰倫特·瓊斯注意到了這一點，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)時他正在研究1996年歐空局/美國宇航局尤利西斯(Ulysses)太陽研究航天器記錄數(shù)據(jù)中的一個奇怪?jǐn)_動。這項研究顯示，飛船穿過了雅庫塔彗星的尾巴，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。本月早些時候，意識到太陽軌道器將在短短幾周內(nèi)到達(dá)彗星C/2019年Y4(ATLAS)下游4400萬公里，Geraint立即通知了歐空局團(tuán)隊。

完美的探測儀器

太陽軌道器配備了一套10臺原位和遙感儀器來研究太陽及其釋放到太空帶電粒子的流動。幸運的是，這四臺原位儀器也是探測彗星尾巴的完美儀器，因為它們測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尾巴：留在彗星軌道上的塵埃尾巴和直接指向太陽的離子尾巴。太陽軌道器將于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，太陽軌道器的磁強(qiáng)計(MAG)可以探測到行星際磁場的變化，因為它與彗星尾部的離子相互作用，而太陽風(fēng)分析儀(SWA)可以直接捕獲一些尾巴粒子。當(dāng)太陽軌道器穿過塵埃尾巴時，取決于它的密度（這是極其難以預(yù)測的）有可能是一個或多個微小塵埃顆粒以每秒數(shù)十公里的速度撞擊航天器。雖然這對航天器沒有重大風(fēng)險，但塵埃顆粒本身會在撞擊時蒸發(fā)，形成微小的帶電氣體或等離子體云，可以由無線電和等離子波(RPW)儀器探測到。

歐空局科學(xué)主任金瑟·哈辛格(Günther Hasinger)說：像這樣意外相遇為任務(wù)提供了獨特的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，但這很好！像這樣的機(jī)會都是科學(xué)冒險的一部分。其中一個挑戰(zhàn)是，由于調(diào)試，儀器似乎不太可能全部及時準(zhǔn)備就緒?，F(xiàn)在，由于儀器團(tuán)隊和歐空局飛行任務(wù)操作團(tuán)隊的特別努力，所有四臺現(xiàn)場儀器都將開啟并收集數(shù)據(jù)，盡管在某些時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)。在接下來的幾個月里，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軌道器探測到。盡管檢測到的機(jī)會已經(jīng)減少，但這一努力仍然是值得的。每次與彗星相遇，研究人員都會更多地了解這些有趣的物體。

如果太陽軌道飛行器探測到ATLAS彗星的存在，那么就會更多地了解彗星是如何與太陽風(fēng)相互作用，例如，對塵埃尾巴行為的預(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是歐空局未來彗星攔截任務(wù)的首席研究員，該任務(wù)由三個航天器組成，計劃于2028年發(fā)射。它將對一顆未知的彗星進(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，距離發(fā)射時間更近(甚至更晚)。

靠近太陽

太陽軌道器目前正在金星和水星軌道之間繞著太陽運行，第一次近日點發(fā)生在6月15日，距離太陽約7700萬公里。在接下來的幾年里，它將在水星軌道內(nèi)變得更近，距離太陽表面約4200萬公里。與此同時，ATLAS彗星已經(jīng)在那里，接近它自己的近日點，預(yù)計5月31日，距離太陽約3700萬公里。歐空局太陽軌道器項目副科學(xué)家Yannis Zouganelis說：

這種彗星尾巴交叉也很令人興奮，因為它將第一次發(fā)生在距離太陽如此近的地方，因為彗核位于水星的軌道內(nèi)。了解太陽系最內(nèi)層塵埃環(huán)境是太陽軌道器的科學(xué)目標(biāo)之一。像ATLAS彗星這樣近太陽彗星是內(nèi)日光層塵埃的來源，因此這項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。對于太陽軌道器來說，觀察冰冷的彗星而不是炎熱的太陽，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。

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博科園｜研究/來自：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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