罗塞塔号探测器将着陆彗星
罗塞塔号探测器
（神秘的地球报道）据凤凰科技（编译/严炎刘星）：科学日报报道，2004年3月罗塞塔号轨道器发射升空，旨在分析和观察67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星(67p/Churyumov-Gerasimenko)的地核和环境。轨道器车载设备包括集成在两个质谱仪内的高度复杂的金属陶瓷传感器。这些设备能够测量彗星附近的气体粒子。
针对彗星进行的研究非常少，它们仍有很多秘密等待揭开。其中一项理论认为彗星将水（甚至可能是生命）带至地球。尽管太空探测器能够进行独立的调查，但这些调查只发生在彗星飞经时。直到现在，欧洲航天局与很多欧洲机构合作研发了罗塞塔号太空探测器，这将成为第一个不仅收集“实时”的测量数据，还能够伴随彗星甚至在彗星上着陆的探测器。
探测器上很多车载设备将在长达2年的时间内测量、绘制和分析彗星以及它环境里存在的气体和分子，甚至还包括67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星的内部。一个专门设计的“着陆器”将在彗星表面登陆并调查它的特性和内核。
太阳系是如何形成的？
这一项目涉及很多科研机构，包括伯尔尼大学，它主要负责研发罗塞塔号轨道器离子和中性分析光谱仪（ROSINA）。这些设备包括两个质谱仪和一个压力传感器。伯尔尼大学的研究人员在探测器内装配了电子探针（Empa），为两个质谱仪研发和制造离子光学传感器。它们不仅需要轻量化，还必须能够忍受太空的恶劣环境。在与彗星顺利“会师”后，ROSINA将分析67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星极其“稀薄”的大气层和电离层里的离子和中性气体粒子。
这将帮助科学家们得出有关太阳系是如何形成的结论。双聚焦质谱计（DFMS）有两个不同的操作模式，测量中性气体粒子的气体模式和分析电离粒子的电离模式。飞行时间质谱仪（RTOF）增加了整个设备的敏感性，从而提高了DFMS。质量分析将利用飞行时间技术来进行。这导致极其高的质量和时间分辨率的结合变为可能，从而能够拍摄整个测量范围，也就是从1到1000个原子质量单位，的快照。
成功的研发
瑞士联邦材料科学与技术实验室(Empa)的工程师汉斯·鲁道夫·埃尔森纳（Hans Rudolf Elsener）带领的研究小组已经研发并制造了两个质谱仪的离子光学模块。他们面临一个重要的挑战便是将天体物理学的想法和要求转化为多功能的“太空级别的”产品，以满足最高的要求：它必须是极其轻量化的，机械上非常坚固，能够抵抗高压且非常精确。除了进行设计调整，埃尔森纳还研发了不同的过程以结合“罕见”的材料，例如金属和陶瓷。单个部件将不再像正常情况下利用螺丝拧紧，而是在真空炉里用铜焊接。在这个过程中，利用铜材料，这些材料部件将形成化学键的结合。这需要大量不同的涂层，而所有的都需要事先进行测试。相互结合的部分将以固态形式存在——只有铜材料是焊接的，它将与涂层或者基材发生反应。
Empa研发的方法和技术是如此成功以至于进一步的太空项目随后将很快出现。埃尔森纳和他的研究小组目前正在为一种更小更轻的质谱仪研发新的离子光学探测器，这一质谱仪将用于俄国/印度“LUNA”月球任务，近期Empa工程师也为前往水星的欧盟/日本比皮科伦坡(BepiColombo)项目研发了一些高度复杂的模块和传感器。
设备已经在运行——罗塞塔号已准备好
尽管这些探测器将在8月才到达彗星，但测量已经开始。在前往彗星的途中，质谱仪分析了罗塞塔号排放的气体和标准气体的组成部分。近期进行的设备测试非常成功，没有任何会给67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星造成影响。然而，五月接近彗星的过程至关重要。如果探测器错过了彗星的轨道，它将漂移到非常远的地方以至于无法“依附”并伴随着彗星。一旦罗塞塔号进入彗星的轨道，“真正”的测量将开始，它将揭示更多有关彗星的秘密。
