绕著太阳运行每隔76年接近地球一次的哈雷彗星,在人类历史中已经留下29次观测记录,在1986年再度接近地球。过去人类所能做的只是抬头仰望并对它感到恐惧而已。但是现在情况不同了人类已经拥有能脱离地球重力圈的太空火箭与抵达太阳系其他行星的探查机。1981年9月各国科学家聚集在义大利的帕瓦多(Padova)召开针对哈雷彗星探测的"内部机构联络协议小组"(IACG)。当时正处在东西方冷战的高峰,各阵营还是跨越政治籓篱为了科学观测针对组织互助体制的议题做讨论,会议在极友好的气氛下进行,科学家也将这历史性集会称为"帕瓦多盟誓"。参加1985年的哈雷彗星探测计划的有美国、苏联、欧洲与日本。由各国分担观测作业决定共同迎击睽违76年即将飞越地球的哈雷彗星。以下介绍各国应对状况,欧洲与日本在此之前都没进行过深太空任务,甚至连探索月球任务也未执行过。其中日本与其他国家相比整体太空实力是相对低下的,所需进行的预备工作最多,欧洲至少还可直接利用发射能力不错的亚利安1火箭。而美苏两强则是让其他在太空中的探查机改变轨道去执行彗星探测任务。

 

 

 

欧洲

ESA开发的哈雷彗星探查机乔托号(Giotto)发射重量583公斤,是欧洲首个脱离地球重力圈的太空船,在此之前欧洲太空活动区域仅限于地球重力圈内,伴随著需要开发探查机引导至遥远目的地的航法计算软体。由英国航空宇宙机构建造的"静止轨道多实验卫星GEOS"衍生而来并且修改成增加1毫米铝制薄板防尘罩并使用克维拉纤维来保护太空船在1985年七月由亚利安1火箭发射。尝试近距离拍摄哈雷彗星的核心而被称为神风任务。

 Giotto_1985-1992.jpg  

     

 

苏联

在冷战时代维加1与维加2(Vega1&2)是苏联例外对外公开的太空任务,两架重达5吨的姊妹探查机以三层铝合金制成装甲由质子号火箭发射,先抵达金星后释放著陆机到金星表面,再借助金星的引力协抛改变轨道朝哈雷彗星前进。

Vega.jpg  

 

 

 

日本

在日本哈雷彗星探测计划由宇宙科学研究所(ISAS)进行,该计划称为Planet-A计划,是日本首个脱离地球重力圈的探测计划。对于当时的日本有四个影响计划成败的关键,第一、就是主角探查机必须存活在遥远的宇宙中所以要比以往的卫星更强健,第二、就是发射探查机的运载火箭,第三、日本还缺少能够与1.7亿公里外通讯联络的天线,第四、能够确实将探查机引导至遥远目的地的航法计算软体。要有强壮又优秀的探查机,面对这难题ISAS决定准备二个构造相同探查机来解决问题,将第一个探查机做为测试机发射并借此找出隐藏的问题,半年后再以调整改进后的探查机正式挑战。两个彗星探查机分别称为先锋号(Sakigake/MS-T5)与彗星号(Suisei/Planet-A),当时日本的运输载具分成宇宙开发事业集团(NASDA)的N系列火箭(美国授权制造)与宇宙科学研究所(ISAS)的国产M系列固态火箭,NASDA负责发射大型的气象卫星、通信卫星与技术实验卫星(ETS系列),科学探测任务则由ISAS专门负责,从ISAS的M-3SII火箭性能往回推算只能发射140公斤重的小型探查机,而其中容许搭载的观测仪器重量只有15公斤。与其他国家探查机相比显得十分娇小。M-3SII还是紧急开发出来的火箭发射能力是M-3S的2.5倍但是全段采用固态推进剂而没在上面级使用液态火箭来调整轨道精度、很难控制,还受到来自国外的揶揄。为了能够和位在远方的探查机随时联系,在长野县臼田建设重量1980吨 直径64公尺的东方第一巨大通讯天线,也在短短二年内赶工完成。航法计算软体的开发也充满挑战,在探测哈雷彗星之前日本的实际经验最远只达3.6万公里的静止轨道,这次却必须跨越1.7亿公里而且对象还是时时刻刻都在改变位置的天体。1985年一月利用M-3SII将先锋号发射升空,送入轨道的精度比预期的高,为了飞越哈雷彗星这个目标展开一年多的旅程。1985年八月把先锋号的资料加以调整后的彗星号也发射了,彗星号以紫外线照相机捕捉哈雷彗星身影让研究人员推测哈雷彗星是以53小时的周期转一圈,此外彗星的表面是覆盖著尘土。

Sakigake  

 


亚美利加

什么事都要争第一的亚美利加当时因为预算问题而无法开发新的哈雷探查机,只好把正在使用中的太阳风探查机『IEEE-3』改变轨道执行彗星探测任务,重量479公斤的探查机在1978年由Delta 2000系列火箭发射,并赋予新名字『国际彗星探险者号(ICE;International Cometary Explorer)』,在1986年三月底ICE从太阳与哈雷彗星间通过时,其他国家的探查机在三月初已经在彗星附近执行任务了。ICE有穿越哈雷彗星尾巴但是与慧核的最小距离有2800万公里.......而1910年哈雷彗星飞越地球的最近距离是2080万公里,这距离的表现可谓荒腔走板。但ICE有早一步进行Giacobini-Zinner彗星的探测,因此也得到世界第一架彗星探查机的荣誉。

International Cometary Explorer.jpg  

 

    

跟哈雷彗星遭遇 

到了1986年初各国的彗星探查机已全员到齐,在太空中有欧洲的乔托号、苏联的Vega1与Vega2、日本的先锋号与彗星号、美国的国际彗星探险者号,这六架探查机被称为哈雷彗星舰队。三月初Vega1率先在距离慧核9000公里处成功拍摄500多张影像,让科学家清楚了解隐藏在喷发出的大量尘土下的慧核正确轨道。接著是彗星号因为没有装甲保护只能在15万公里远处进行面的观测,观测哈雷彗星整体的广大范围,捕捉到包围哈雷彗星的巨大氢气云层。Vega2接近到距离慧核8200公里处,因受到彗星喷出尘土影响太阳电池输出功率大幅降低而失去部分观测机器但也观测到慧核具有数个喷射源,其外型呈现长11公里宽7.5公里的哑铃形状。先锋号则是观测彗星周围的太阳风、磁场、等离子体。乔托号以Vega1&2所提供的详细轨道资讯,在距离1963公里处拍下哈雷彗星真面目(下图),接著继续接近到距离慧核596公里处受到不断喷出尘土猛烈攻击,使得天线不再指向地球,最后双方以每秒68公里速度交会而过而被称为神风任务。

 1980年代的科技各国的彗星探查机只能进行飞越(flyby)任务,有的探查机没有轨道修正主引擎,并以自旋稳定方式控制姿态。一直到2014年的欧洲Rosetta探查机才首次进入环绕67P/Churyumov-Gerasimenko彗星的周回轨道,也释放Philae著陆机到彗星表面上。2061年哈雷彗星再度飞越地球时,太空强权派出的探查机除了成为其卫星外也会登陆在彗星表面上携带样本回地球吧。

ESA乔托号拍下的哈雷彗星真面目

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哈雷彗星舰队纪念邮票

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太空梭出现在邮票里是因为当年挑战者号升空不久发生爆炸震惊世界跟探测彗星无关。

纪念哈雷舰队的邮票.jpg  

 

 

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