儘管遇到了技術挫折，但”菲萊”號2014年在67P彗星上的歷史性著陸提供了有關該彗星表面和內部組成的重要數據。這次任務揭示了有機分子和溫度變化，為了解形成太陽系的古老物質提供了線索。 這項具有里程碑意義的成就為未來對其他彗星和小行星體的探索任務奠定了基礎。

羅塞塔號著陸器菲萊在67P/Churyumov-Gerasimenko 彗星表面的藝術印象。 圖片來源：ESA/ATG medialab

歷史性的著陸

2014年11月12日，經過長達十年、跨越太陽系和超過5億公里的旅程，羅塞塔號著陸器”菲萊”創造了歷史，成為第一個在彗星上著陸的太空船。 在歐洲太空總署（ESA）紀念這項開創性成就十週年之際，他們向菲萊對67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星的太空探索做出的卓越貢獻表示敬意。

2014年11月12日，菲萊的ROsetta登陸器成像系統（ROLIS）拍攝的影像追蹤了登陸器下降到67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星上的第一個著陸點Agilkia的過程。 圖片來源：ESA/Rosetta/Philae/ROLIS/DLR

選擇著陸點

當「羅塞塔號」於2014年8月6日抵達彗星67P時，任務團隊立即開始為「菲萊號」選擇合適的著陸點。著陸點必須在安全性和科學潛力之間取得謹慎的平衡。

利用”羅塞塔”拍攝的高解析度影像，科學家們對各種候選地點進行了細緻的分析和討論。 經過幾個星期的討論，他們選擇了彗星兩個葉片中較小的一個看起來比較平滑的區域。 這個位置被命名為Agilkia，它提供了穩定性和突破性科學機會的最佳組合。

接下來是緊張的準備工作，但在著陸前一晚，發現了一個問題： 菲萊的主動下降系統無法啟動，該系統可以提供向下的推力，防止著陸時反彈。 菲萊只能依靠魚叉和三隻腳上的冰螺絲將其固定在地面上。

儘管如此，”綠燈”還是亮了，在與”羅塞塔”分離後，”菲萊”開始了長達七個小時的彗星表面下降之旅。 在下降過程中，菲萊開始”感知”彗星周圍的環境，當第一個著陸點出現在視野中時，菲萊拍攝了令人驚嘆的影像。

羅塞塔號”著陸器”菲萊”已經安全抵達67P/楚留莫夫-格拉西緬科彗星的表面，這是前兩張CIVA圖像所證實的。在前景中可以看到著陸器三隻腳中的一張。

首次接觸彗星

菲萊在阿吉爾基亞的著陸非常準確。 菲萊腳上的感測器感受到了著陸時的震動，產生了人造物體與彗星之間的首次接觸記錄。 但很快就發現，菲萊的魚叉沒有發射，它又意外地飛了起來。

最終，菲萊與地面接觸了四次。 由於第一個著陸訊號觸發了一個自動序列，菲萊的儀器在飛行過程中一直在工作，收集獨特的數據，這些數據後來產生了重要的結果。 另外一個意想不到的收穫是，在不只一個地點收集了數據，首次對錶面特徵進行了直接測量，並對著陸點進行了比較。

例如，當菲萊從一個著陸點跳到另一個著陸點時，它能”感覺”到表面質地和硬度的不同。 在第一個著陸點，它偵測到了幾公分厚的軟層，幾毫秒後又遇到了一層更硬的軟層。

與懸崖相撞後，菲萊刮過了第二個著陸點，首次現場測量了彗星上巨石內部冰塵的軟硬度。 菲萊在數十億年的冰層上”踩踏”印記的簡單動作顯示，這塊巨石比卡布奇諾咖啡的泡沫還要鬆軟，相當於大約75%的孔隙率。

菲萊著陸器上有10台儀器：

APXS： 阿爾法質子X射線分光計（研究著陸點的化學成分及其在彗星接近太陽時可能發生的變化）

CIVA： 彗核紅外線和可見光分析儀（六台相機拍攝彗星表面全景照片）

CONSERT：透過輻射波傳輸進行的彗核探測實驗（與羅塞塔軌道器一起研究彗核的內部結構）

COSAC： COmetary SAmpling and Composition experiment（偵測並辨識複雜的有機分子）

PTOLEMY：使用MODULUS 協議（從不確定性穩定同位素組成中確定和了解輕元素的方法）來了解氫、碳、氮和氧等輕元素的地球化學。

MUPUS： MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science（研究彗星表面和鄰近次表面的特性）

ROLIS：羅塞塔著陸器成像系統（提供著陸點的第一批特寫影像）

ROMAP： 羅塞塔著陸器磁強計和等離子監測器（研究彗星的磁場和等離子體環境）

SD2：取樣、鑽孔和分配子系統（鑽孔深度達23 厘米，並將材料輸送到星載儀器進行分析）

SESAME： 表面電探測與聲學監測實驗（探測彗星的機械和電氣參數）

圖片來源：ESA/ATG 媒體實驗室

科學收穫

菲萊隨後”跳躍”了大約30米，到達了名為阿比多斯的最終著陸點，在那裡，它的CIVA相機提供了人類製造的天體接觸46億年前太陽系遺跡的第一張圖像。 彗星上的確切位置將在近兩年的時間裡不為人知。

在這個位置，菲萊的MUPUS錘穿透了一個軟層，然後在表面下幾厘米處遇到了一個出乎意料的堅硬表面。 菲萊用腳”聆聽”錘擊，記錄下穿過彗星的振動。 這是自1972年阿波羅17號登月任務以來，首次對天體進行主動地震測量。

MUPUS還攜帶了一個熱感測器，測量了當地溫度從-180ºC到145ºC的變化，與彗星12.4小時的晝夜同步–這是首次在彗星表面測量彗星的溫度週期。

同時，CONSERT 實驗在羅塞塔和菲萊之間透過無線電波穿過彗星進行首次彗星探測實驗，發現彗星內部是非常鬆散的塵埃和冰的混合物，孔隙率高達75-85%。

菲萊在彗星上64 小時生活的精彩片段。 圖片來源：歐空局

飛行中的發現

在彈跳過程中，菲萊的COSAC和托勒密儀器”嗅”到了彗星的氣體和塵埃，它們是早期太陽係原始物質的重要示蹤劑。COSAC發現了一套16種有機化合物，其中包括許多富含碳和氮的化合物，包括異氰酸甲酯、丙酮、丙醛和乙醯胺，這些化合物以前從未在彗星中被檢測到。 COSAC和托勒密探測到的這些複雜分子在合成生命所需成分的過程中發揮了關鍵作用。

菲萊的彈跳也使它能夠測量彗星表面上方不同高度的磁場，這表明彗星明顯沒有磁性。 先前的任務很難偵測到彗星的磁場，因為它們通常是高速飛過，離彗核相對較遠。 羅塞塔號”環繞彗星的軌道和”菲萊”在更接近彗星表面的地方進行的測量，提供了對彗核磁性的首次詳細調查。

2016年9月2日，Rosetta的OSIRIS窄角相機在2.7公里的距離上拍攝的菲萊登陸器在彗星表面的特寫。 圖片來源：ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

最終，在與”羅塞塔”分離後的64小時內，在著陸器進入休眠狀態之前，大約80%的菲萊計劃科學序列已經完成。

在菲萊休眠的同時，”羅塞塔”繼續從環繞太陽運行的彗星上傳回前所未有的大量信息，並觀察到彗星的活動達到頂峰，然後又慢慢減弱。 2015年6月至7月，菲萊曾短暫出現，但無法重新啟動。 隨後，隨著”羅塞塔”號按計劃大膽下降到名為”賽斯”（Sais）的表面，”菲萊”號的最終著陸點在軌道器圖像中被揭示出來，這成為太空探索最偉大故事之一的最後一個轉折點。

為未來任務鋪路

歐空局在小天體探索方面有著令人印象深刻的傳統，”羅塞塔-菲萊”雙星計劃激勵下一代彗星和小行星追逐者。

歐空局的Giotto任務於1986年飛越哈雷彗星，這是首次對彗星表面進行成像的任務。 羅塞塔”任務自然是下一個步驟，它成為第一個繞彗星飛行並在彗星表面部署著陸器的任務。同時，”羅塞塔”號也是第一顆圍繞太陽跟踪彗星，在彗星最接近太陽時監測其活動的彗星。

羅塞塔號”為即將進行的彗星攔截器任務鋪平了道路，與前者不同的是，該任務將首次探測一顆造訪太陽系的彗星。 因此，這顆彗星上的物質將經過最少的加工處理，從而可以”更乾淨”地觀察到太陽系誕生之初的原始物質，然後再經過太陽熱量的雕琢。

歐空局小型天體飛行任務。 圖片來源：歐空局科學辦公室

在美國國家航空暨太空總署（NASA）進行撞擊實驗以改變小行星軌道之後，歐空局也在探訪小行星，其旗艦”行星衛士”赫拉（Hera）正在前往迪莫弗斯（Dimorphos）的途中，這是對行星防禦技術的大規模測試。 赫拉”號的軌道方案直接借鑒了”羅塞塔”號，任務中的兩顆較小衛星攜帶的雷達和塵埃測量儀器也是基於為”羅塞塔”號設計的儀器。

同時，拉美西斯（Ramses）將陪伴小行星阿波菲斯（Apophis）在2029年以非常近的距離飛越地球。 而旅行箱大小的M-Argo將在本十年稍後與一顆小型近地小行星會合，成為在太空中獨立執行任務的最小太空船。

新的線上展覽揭示了羅塞塔和菲萊的遺產也活在人們的心中。

羅塞塔（Rosetta）是歐空局的一項飛行任務，其成員國和美國國家航空暨太空總署（NASA）為這項任務做出了貢獻。 Philae由德國太空中心、公共安全部、法國國家太空研究中心和義大利航太局領導的聯合體提供。

編譯自/ ScitechDaily