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2014年11月12日北京时间23时33分，欧洲空间局“罗塞塔”飞行器释放的“菲莱”探测器成功登陆彗星“67P/丘留莫夫—格拉西缅科”。这是人类历史上的一项伟大创举，因而引起举世关注。那么，“罗塞塔”是怎样历经辗转抵达这颗彗星的？“菲莱”为什么要登陆彗星？彗星是一种什么样的天体？
北京时间2014年11月12日23时33分，欧洲空间局（以下简称“欧空局”）“罗塞塔”太空探测轨道器（以下简称“罗塞塔”）释放的“菲莱”探测器（以下简称“菲莱”）在彗星“67P/丘留莫夫—格拉西缅科”（以下简称“67P”）表面着陆。“菲莱”着陆信息经由“罗塞塔”传回地球。
诸多第一 也有遗憾
登陆“67P”后，由于主电池电量耗尽，“菲莱”被迫进入休眠。但在它休眠之前的最后时刻，而且是赶在它向地球传回数据之前，地面控制人员得以激活它搭载的所有仪器（包括钻头）。“菲莱”登陆后，科学家立即搜索“罗塞塔”在轨道中拍摄的图像，目的是找寻“菲莱”最后的立足点。但这些图像令科学家大吃一惊——“菲莱”第一次着陆后，由于发射叉子（目的是抓住彗星表面，防止“菲莱”弹跳）失败，它弹跳至距离彗星表面1000米高度，然后很可能又弹跳了两次，最终被卡在一座悬崖上。至本刊发稿时，“菲莱”的具体位置仍未被确定。事实上，“罗塞塔”在投下“菲莱”后必须做一次机动，目的是保持自己的视野打开。“罗塞塔”因此上升到距离彗星表面40～50千米处，这意味着从它在这之后拍摄的图像上难以分辨彗星表面像“菲莱”这么小的物体。
科学家说，“菲莱”登陆后其身体有一部分被黑暗笼罩，但一次成功执行的指令使得它旋转，让它的最大的太阳能电池板能得到光照。科学家希望，随着彗星在未来几个月里逐渐接近太阳，“菲莱”也能接收到足够的阳光来给它的次级太阳能电池充电，从而让“菲莱”最终能“起死回生”。如此说起来，“菲莱”堪称生死未卜。但科学家表示，“菲莱”在彗星表面运作了大约60小时后，就已经完成了主要科学任务中的90%。如果它真能“苏醒”过来，那就应该算是超期服役。其实，科学家一直都认为“菲莱”登陆彗星就像是科幻，所以就算“菲莱”再也不会醒来，它也已经创造了一个很大的奇迹。哪怕“菲莱”真的回天无力，“罗塞塔”轨道器的任务也将持续很长时间。它将伴随“67P”一路飞到下一个近日点（2015年8月），再伴随彗星回归外太阳系（指太阳系的外围部分）。
按照“罗塞塔”项目科学家们的语气，“菲莱”登陆后的“意外”其实也不算太意外，毕竟“罗塞塔”以及“菲莱”任务的难度本身就很大。实际上，“罗塞塔”任务以前也出过错。2006年，“罗塞塔”的反应控制系统曾发生过一次泄漏。这个由24部二元推进剂10牛推进器组成的系统，负责在“罗塞塔”飞行过程中微调它的轨迹。由于这次泄漏，反应控制系统不得不在低于设计压力的情况下运作，这可能引起推进剂混合不完全，燃烧效率降低。但负责“罗塞塔”项目的工程师们确信，“罗塞塔”有足够的燃料储备来支持整个任务的成功实施。
“罗塞塔”的反力轮也显示出高于预期的振动。在飞行途中进入休眠模式之前，“罗塞塔”的四个反力轮当中的两个开始出现“噪声”。当“罗塞塔”苏醒后，工程师们启动了3个反力轮，其中包括1个坏轮子。另一个功能不正常的轮子被储备。此外，新的软件已上传给“罗塞塔”，目的是让它必要时在仅有两个活跃反力轮的情况下运作。
“罗塞塔”任务创下了许多个“第一”。在飞向“67P”的途中，“罗塞塔”经过了主小行星带，作为欧洲探测器首次近距离相遇了多颗主带小行星。“罗塞塔”是第一艘使用太阳能电池做主电源飞近木星轨道的飞行器，是第一艘环绕彗核飞行的轨道器，也是第一艘在彗星飞往内太阳系过程中与它比翼双飞的探测器，还是第一艘计划近距离探查冰冻彗星怎样被太阳加热、转变的飞行器。在抵达“67P”之后不久，“罗塞塔”释放机器人登陆器“菲莱”，让它实现人类历史上对一颗彗核的首次可控性着陆。登陆后，“菲莱”向地球传回了来自一颗彗星表面的首批图像，并且首次对彗核组成进行实地检测。
“罗塞塔”是第一艘在轨探索彗星的轨道器，“菲莱”则是第一艘登陆彗星的探测器（此前，有多艘探测器成功实施过对另外7颗彗星的飞近探测）。这两个“第一”，理应被载入史册。另一方面，这两个“第一”实属来之不易。
十年飞行 终抵目标
“罗塞塔”是由欧空局制造并且发射的一艘机器人空间探测器，其目的是采用一部轨道器和一部登陆器详细探测“67P”。“罗塞塔”得名于一块古埃及石碑——“罗塞塔石”，这块石碑上铭刻着一道法令。“菲莱”得名于尼罗河上的菲莱岛，岛上发现过一块有希腊文和埃及文铭文的方尖碑。对“罗塞塔石”和这块方尖碑上象形文字的对比研究，催生了对埃及文字体系的破译。与此类似，科学家希望“罗塞塔”和“菲莱”能有助于更好地了解彗星和早期太阳系。“罗塞塔”搭载着一张经过微刻、并且也叫“罗塞塔”的镍合金光碟，光碟中刻入了以1200种语言书写的1.3万页文字。据估计，从2004年到2014年，大约2000人参与了“罗塞塔”任务的筹备和实施。
1986年，在“哈雷”彗星接近地球期间，多国发射空间探测器去探索它，其中最著名的探测器是欧空局的“乔托”。在这些探测器发回珍贵的科学信息后，开展后续探测的需求变得非常明显，目的是更清楚地揭示彗星的组成和回答新的疑问。于是，欧空局和美国宇航局开始合作研发新的彗星探测器。其中，美国宇航局筹划的是“彗星会合—小行星飞近”任务，欧空局筹备的是“彗核取样”任务。这两项任务计划共享美国“水手马克2号”飞船的设计，旨在降低成本。
1992年，因预算所限，美国宇航局取消了“彗星会合—小行星飞近”任务。当时，欧空局决定自行实施“彗核取样”计划。1993年，因预算所限，“彗核取样”任务也变得行不通，于是它被重新设计，稍后被欧空局批准。重新设计后的飞行计划与被取消的“彗星会合—小行星飞近”任务相似，包括对一颗小行星实施飞近探测，然后对一颗彗星进行实地探测（包括一艘登陆器）。 “罗塞塔”的组建是在真空房里进行的，但“罗塞塔”任务团队的科学家指出，消毒程序其实并非必要，因为彗星本来就被认为是“脏雪球”，这个雪球上不乏生命起源以前的分子，但肯定不会有微生物。“罗塞塔”的电力来自总面积为64平方米的两块太阳能电池板，它们在一台备用辅机控制下提供1500瓦（休眠模式下为400瓦）的电力，欧空局“火星快车”飞行器也使用了这样的备用辅机。“罗塞塔”的主推进装置由24部二元推进剂10牛推进器组成，它在发射时携带的推进剂质量为1670千克（能提供最大为每秒2300米的变速）。其中4部推进器用于燃烧。
“罗塞塔”原定于2003年1月12日由“阿丽亚娜5型”运载火箭发射，于2011年与彗星“46P/维尔塔宁”会合。2002年12月11日，在一颗通信卫星发射期间，“阿丽亚娜5型”运载火箭出现严重故障，“罗塞塔”计划被搁置。随后，提出了一项新计划，目标彗星改为“67P”，重置发射时间为2004年2月26日，与彗星会合时间是2014年。更大的发射质量以及由此带来的更大冲击速度，使得登陆装置也必须修改。经过两次发射废止后，“罗塞塔”最终于2004年3月2日从法属圭亚那的“圭亚那航天中心”升空。除了发射时间和目标彗星有变化之外，新旧任务的其他情况完全一样。
为了达到与“67P”会合所需的速度，“罗塞塔”使用了引力援助机动，在整个内太阳系中一路加速。在“罗塞塔”升空之前，基于从地面获得的测量数据，“67P”的轨道被精准确定，准确度高达近100千米。在距离地球2400万千米的地方，由“罗塞塔”搭载相机所采集的信息在欧空局操控中心被仔细处理，旨在以仅几千米的误差确定彗星在其轨道中的位置。
2005年3月4日，“罗塞塔”第一次飞近地球，借助地球引力来加速。2007年2月25日，“罗塞塔”计划在距离火星表面很近的地方经过火星，目的是修正自己的轨道。这并非没有风险，因为估计当时“罗塞塔”与火星表面之间的距离只有250千米。在这次相遇期间，由于处在火星的阴影中，“罗塞塔”的太阳能电池板在15分钟里因接收不到任何阳光而无法使用，这会造成缺电。因此，“罗塞塔”被设定成备用模式，在此期间不可能传输任何数据，只能依赖并非为了此次任务而设计的电池飞行。这次火星机动因此被戏称为“十亿欧元级豪赌”。令人欣慰的是，这次飞近火星很成功，“罗塞塔”甚至传回了火星表面和火星大气的高分辨率图像，整个任务完全按计划进行。
“罗塞塔”第二次飞近地球是在2007年11月。在它接近地球的过程中，由于被误认为是一颗小行星，有科学家把它命名为“小行星2007 VN84”。2008年9月5日，“罗塞塔”飞近小行星“2867 斯特恩斯”，它所搭载的相机被用于微调它的轨道，使得它与小行星之间的最近距离不到800千米。从2008年8月4日到9月10日，“罗塞塔”所载仪器测量了这颗小行星，它与“2867 斯特恩斯”之间最大相对速度仅为每秒8.6米。
“罗塞塔”第三次、也是最后一次飞近地球是在2009年11月12日。2014年5月，“罗塞塔”开始一系列共8次减速燃烧，从而把它与“67P”之间的相对速度从每秒775米降低到每秒7.9米。2014年8月，“罗塞塔”与彗星会合并开始了一系列机动，从而相继进入两条“三角形”路径，与彗核的平均距离分别是100千米和50千米，其中“三角形”的每条边是双曲线逃逸轨道和推进器推进路径的交替。9月10日，当距离彗核只有不到30千米时，“罗塞塔”进入了环绕彗核的轨道。在“罗塞塔”抵达之前，科学家对“67P”的表面状况一无所知。在释放“菲莱”之前，“罗塞塔”测绘了彗星地图。到8月25日，确定了5个暂定的登陆地点。
北京时间2014年11月12日，“菲莱”以每秒大约1米的相对速度接近“67P”并最终登陆。登陆前，原本准备从“菲莱”发射两个叉子到彗核表面，目的是防止“菲莱”在彗核表面弹跳（因为“67P”的逃逸速度只有大约每秒0.5米）。然而，“菲莱”登陆时未能成功发射叉子，而登陆地点的硬度实际上并非如想象的那么低，所以“菲莱”登陆后摔了好几个筋斗。虽然登陆后不久就被迫休眠，但“菲莱”基本上完成了预定的科学探测目标：描述彗核，即确定彗核存在哪些化合物，其中包括氨基酸对映体；研究彗星随时间的演化与活性。
当“罗塞塔”位于彗星表面上空30千米的轨道中时，欧空局考量了“菲莱”的多个潜在登陆地点。2014年9月15日，欧空局宣布“菲莱”的登陆地点将是彗核“头部”的阿加凯勒。2014年11月12日，在登陆之前大约7小时，“菲莱”与“罗塞塔”分离。北京时间11月13日，“菲莱”成功登陆“67P”的消息被最终证实。
尖端设备 肩负重任
虽然“菲莱”在登陆后的命运未知，但正如参与“罗塞塔”项目的科学家预期的那样，有3部光谱仪、一部微波无线电天线和一部雷达参与了对“67P”的调查。这些仪器的简介如下。
爱丽丝（一部紫外成像光谱仪） 这部紫外光谱仪负责找寻并量化彗核的稀有气体成分，由此对彗星形成时期的温度进行估算。这一探测由一组溴化钾和碘化铯光电发射体来执行。这部3.1千克重、用电2.9瓦的仪器由美国制造，其改进版本用在了美国宇航局的“新地平线”飞船上。它在超紫外线和远紫外线光谱工作。
奥西里斯（光学、光谱和红外遥感成像系统） 这个相机系统包括一部窄角透镜（700毫米）和一部广角透镜（140毫米），芯片是2048×2048像素的CCD。这部仪器由德国制造。
维尔迪斯（可见和红外热成像光谱仪） 它能在红外波段拍摄彗核图像，也能寻找彗发分子的红外光谱。这一探测的红外部分由汞镉碲化物天线阵执行，可见光部分由一只CCD芯片完成。这部仪器由意大利制造，其改进版本用在了美国宇航局“黎明号”和欧空局“金星快车”探测器上。
米诺（“罗塞塔”轨道器的微波仪器） 通过水、氨和二氧化碳等挥发性物质的微波辐射，米诺能测定这些成分的丰富度和温度。这部仪器的30厘米无线电天线由德国制造，其余部分由美国制造。 康赛特（通过无线电波发射进行彗核探测试验） 这项试验是通过一部雷达来提供有关彗星深层内部的信息。通过测量“菲莱”与“罗塞塔”之间经由彗核的电磁波传导，这部雷达能够对彗核进行X线断层摄影。这样一来，就能确定彗星的内部结构，推断彗核的组成信息。这部电子设备由法国研制，两部天线则由德国制造。
阿尔西（无线电科学调查仪） 它利用“菲莱”的通信系统，对彗核及彗发内部进行物理学调查。
罗西纳（用于离子和中性分析的“罗塞塔”轨道器光谱仪） 这部仪器由一部双焦磁质谱仪DFMS及一部反射器类型的飞行时间质谱仪RTOF组成。DMFS具有很高的分辨率，RTOF则对中性分子和离子很敏感。罗西纳由瑞士制造。
米达斯（微型成像尘埃分析系统） 这一高分辨率原子力显微镜，负责调查沉积在一张硅片上的尘埃微粒的多种物理性质。
科西马（彗星二次离子质量分析仪） 在用铟离子清洗表面后，这部仪器利用二次离子质谱仪检测尘埃微粒的组成。它能检测的离子质量可达4000原子质量。
加达（颗粒撞击分析仪和尘埃储能器） 它通过测量进入这部仪器内部的每个微粒的质量、速度、动能和光学截面，分析彗发的尘埃环境。
阿匹西（罗塞塔等离子体联合检测仪） 它寻找有机化合物。
此前的多项研究已经显示，彗星含有复杂的有机化合物。这些分子富含碳、氢、氧和氮，它们都是组成核酸和氨基酸所需的元素，而核酸和氨基酸是我们所知生命的基本成分。彗星被认为曾经把巨量水带给了地球，还可能为地球播撒了有机分子。“罗塞塔”和“菲莱”也计划通过对彗核和彗发（由气体和尘埃云组成）进行取样检测，寻找有机分子、核酸（DNA和RNA的构建单元）以及氨基酸（蛋白质的构建单元），从而帮助分析彗星对地球生命起源的贡献。
抵达彗星后，“菲莱”还计划测试有关为什么基本氨基酸几乎都“向左偏”的一些假设。这里所说的“向左偏”，是指原子怎样按照与分子中碳核相关的方向排列。大多数非对称分子都以大致相等数量的左偏或右偏结构（这被称作手征或手性，指空间的螺旋特征）定向，而生物体使用的基本氨基酸却主要是左偏结构，这无疑显得很另类。“菲莱”计划测试的一种假设是1983年提出的，它这样猜测：当超新星（即恒星死亡时的爆发）产生螺旋形辐射时，这种辐射的圆偏振可能毁灭一种手征类型的分子，同时把另一种手征类型的分子抛射到空间，这些分子最终可能来到一颗行星比如地球上。
“罗塞塔”和“菲莱”怎样向地球传输图像？
手性分子
手性分子是指不能与自己的镜像叠加的分子。人的左右手有对应的指头，它们在左右手上的顺序相同，却互为镜像而不相同。与此相似，手性分子之间有相同的构成和连接顺序，却互为镜像而非相同。尽管大多数氨基酸能以左、右手性这两种形式存在，地球上的生命却几乎全由左旋氨基酸组成。
尽管距离地球5亿千米（相当于地球和太阳之间距离的3倍），“罗塞塔”和“菲莱”却通过无线电波向地球传输重要数据和图像。这些传输信号通过“罗塞塔”的无线电设备中继转发，以光速传播。但由于地球在如此遥远的距离外，因此地面控制中心会滞后半小时接收到这些信号。因为信号到达地球时已经相对微弱，所以需要复杂的天线来接收空间无线电频段的通信。“菲莱”搭载的无线电设备不多，因为它只需传送数据给20千米外的“罗塞塔”。当“菲莱”需要传输数据给地球或接收来自地面控制中心的指令时，信号都通过“罗塞塔”来转播。
“罗塞塔”被误读事件
2007年11月，在第二次飞近地球期间，“罗塞塔”飞行器被误认为是一颗近地小行星，并且被给予代号“2007 VN84”。当时，根据“卡特琳娜巡天系统”一部0.68米望远镜拍摄的图像，一位天文学家“发现”了这艘飞行器，并且把它误认为是一颗直径大约20米的小行星。他还对它进行了轨道计算，结果显示它将会在2007年11月13日于距离地球最近处经过地球，两者之间距离届时是5700千米。由于这个距离在天文学意义上很近，因此当时有天文学家担忧“2007 VN84”存在撞击地球的风险。然而，另一位天文学家当时发现“2007 VN84”的轨道与“罗塞塔”的匹配，而且“罗塞塔”当时正好在飞往彗星的旅途中飞近地球借助引力。美国“小行星中心”（专门跟踪近地天体的机构）稍后证实，“2007 VN84”实际上正是“罗塞塔”。
“罗塞塔”主要时间表
2004年3月2日 “罗塞塔”从法属圭亚那成功发射，火箭上级和负载被成功注入200千米×4000千米的椭圆形巡航轨道。稍后，上级火箭引擎点火，把“罗塞塔”加速至逃逸速度。“罗塞塔”离开地球，进入日心轨道。
2004年5月10日 “罗塞塔”的第一次也是最重要的一次深空机动成功实施，目的是调整飞行器的航道。据报道，此次机动的误差为0.05%。
2005年3月4日 “罗塞塔”首次按计划飞近并环绕地球，目的是借助引力。当时，月球和地球的磁场都被用来测试和校正“罗塞塔”搭载的仪器。“罗塞塔”当时与地球的最近距离是1954.7千米，业余天文学家抓拍到了它掠过地球的身影。
2005年7月4日 “罗塞塔”搭载的成像设备观测到了“滕佩尔1号”彗星与美国宇航局“深空撞击器”之间的撞击。
2007年2月25日 “罗塞塔”绕火星变轨。“菲莱”搭载的磁强计和等离子体检测器测量了火星复杂的磁环境。“罗塞塔”搭载的光学、光谱和红外遥测成像仪（即“奥西里斯”）采用不同的摄影滤色片，对火星拍摄了多幅照片。由于当时“罗塞塔”处在火星的阴影当中，因此它搭载的大多数仪器关闭，“菲莱”则依靠电池自动运作，主要目的是测试仪器。“罗塞塔”使用了火星引力来改变自己的轨道，朝着2007年11月第二次飞近地球的方向飞去。
2007年11月8日 “罗塞塔”飞行器被误认为是一颗小行星。 2007年11月13日 “罗塞塔”执行第二次飞近地球，当时它的速度是每小时4.5万千米，与地球之间的最近距离是5295千米。
2008年9月5日 “罗塞塔”飞近小行星“2867 斯特恩斯”。当时，“罗塞塔”与这颗主带小行星之间的距离仅为800千米，两者的相对速度是每秒8.6米。
2009年11月13日 “罗塞塔”第三次飞近地球。它与地球之间的最近距离是2481千米，飞行速度是每小时4.8万千米。
2010年3月16日 “罗塞塔”观测到了小行星“P/2010 A2”的尘埃尾。再加上“哈勃空间望远镜”的观测，就证实了“P/2010 A2”是一颗小行星，而不是一颗彗星。“P/2010 A2”的尾巴很可能是由它被另一颗小行星撞击所产生的颗粒构成的。
2010年7月10日 “罗塞塔”经过并拍摄了小行星“卢泰西亚”。
2011年6月8日 “罗塞塔”被指令进入一种自旋稳定模式。除了机载电脑继续工作外，其他所有电子仪器及休眠加热器均关闭。
2014年1月20日 一台预置计时器中断了“罗塞塔”的休眠模式，此前“罗塞塔”持续休眠达31个月。“罗塞塔”由此恢复了与地面控制中心的通信。
2014年5～7月 从2014年5月7日起，“罗塞塔”开始轨道修正机动，目的是让自己进入环绕“67P”的轨道。在第一次减速燃烧之时，“罗塞塔”与“67P”之间距离大约是200万千米，相对速度是每秒775米以上。到最后一次燃烧（7月23日）时，这个距离减为4000千米多一点，速度减为每秒7.9米以上。总共使用了8次燃烧来匹配“罗塞塔”与“67P”的轨迹，其中绝大多数减速燃烧发生于5月21日、6月5日和6月18日。
2014年7月14日 “罗塞塔”搭载的“奥西里斯”成像系统拍到了“67P”的照片并发回地球，由此证实了这颗彗星的两段式“鸭子”形状。
2014年8月6日 “罗塞塔”抵达“67P”，与彗星距离是100千米。“罗塞塔”实施了一次推进器点火，把自己对彗星的相对速度降至每秒1米。“罗塞塔”开始了对彗星的制图和描述，目的是为自己确定一个稳定的轨道，为“菲莱”选择可行的登陆位置。
2014年9月4日 “罗塞塔”搭载的“爱丽丝”仪器报告首批科学数据，它们显示“67P”在紫外光波段异常黑暗，彗发中存在氢和氧，彗星表面并未发现有大面积水冰区域。这最后一点有些出乎预料，因为这颗彗星距离太阳很遥远，因而阳光不可能把水转化为蒸汽，所以彗星上理应存在大量水冰。
2014年9月10日 “罗塞塔”进入彗星全球绘图阶段，它在高度仅29千米的轨道中环绕“67P”。
2014年11月12日 “菲莱”在“67P”表面成功登陆。
2014年11月～2015年12月 如果任务顺利，“罗塞塔”计划伴随“67P”环绕太阳。
2015年12月 “罗塞塔”任务将终结。
（本文图片主要由欧洲空间局提供）
2014年11月12日北京时间23时33分，欧洲空间局“罗塞塔”飞行器释放的“菲莱”探测器成功登陆彗星“67P/丘留莫夫—格拉西缅科”。这是人类历史上的一项伟大创举，因而引起举世关注。那么，“罗塞塔”是怎样历经辗转抵达这颗彗星的？“菲莱”为什么要登陆彗星？彗星是一种什么样的天体？
北京时间2014年11月12日23时33分，欧洲空间局（以下简称“欧空局”）“罗塞塔”太空探测轨道器（以下简称“罗塞塔”）释放的“菲莱”探测器（以下简称“菲莱”）在彗星“67P/丘留莫夫—格拉西缅科”（以下简称“67P”）表面着陆。“菲莱”着陆信息经由“罗塞塔”传回地球。
诸多第一 也有遗憾
登陆“67P”后，由于主电池电量耗尽，“菲莱”被迫进入休眠。但在它休眠之前的最后时刻，而且是赶在它向地球传回数据之前，地面控制人员得以激活它搭载的所有仪器（包括钻头）。“菲莱”登陆后，科学家立即搜索“罗塞塔”在轨道中拍摄的图像，目的是找寻“菲莱”最后的立足点。但这些图像令科学家大吃一惊——“菲莱”第一次着陆后，由于发射叉子（目的是抓住彗星表面，防止“菲莱”弹跳）失败，它弹跳至距离彗星表面1000米高度，然后很可能又弹跳了两次，最终被卡在一座悬崖上。至本刊发稿时，“菲莱”的具体位置仍未被确定。事实上，“罗塞塔”在投下“菲莱”后必须做一次机动，目的是保持自己的视野打开。“罗塞塔”因此上升到距离彗星表面40～50千米处，这意味着从它在这之后拍摄的图像上难以分辨彗星表面像“菲莱”这么小的物体。
科学家说，“菲莱”登陆后其身体有一部分被黑暗笼罩，但一次成功执行的指令使得它旋转，让它的最大的太阳能电池板能得到光照。科学家希望，随着彗星在未来几个月里逐渐接近太阳，“菲莱”也能接收到足够的阳光来给它的次级太阳能电池充电，从而让“菲莱”最终能“起死回生”。如此说起来，“菲莱”堪称生死未卜。但科学家表示，“菲莱”在彗星表面运作了大约60小时后，就已经完成了主要科学任务中的90%。如果它真能“苏醒”过来，那就应该算是超期服役。其实，科学家一直都认为“菲莱”登陆彗星就像是科幻，所以就算“菲莱”再也不会醒来，它也已经创造了一个很大的奇迹。哪怕“菲莱”真的回天无力，“罗塞塔”轨道器的任务也将持续很长时间。它将伴随“67P”一路飞到下一个近日点（2015年8月），再伴随彗星回归外太阳系（指太阳系的外围部分）。
按照“罗塞塔”项目科学家们的语气，“菲莱”登陆后的“意外”其实也不算太意外，毕竟“罗塞塔”以及“菲莱”任务的难度本身就很大。实际上，“罗塞塔”任务以前也出过错。2006年，“罗塞塔”的反应控制系统曾发生过一次泄漏。这个由24部二元推进剂10牛推进器组成的系统，负责在“罗塞塔”飞行过程中微调它的轨迹。由于这次泄漏，反应控制系统不得不在低于设计压力的情况下运作，这可能引起推进剂混合不完全，燃烧效率降低。但负责“罗塞塔”项目的工程师们确信，“罗塞塔”有足够的燃料储备来支持整个任务的成功实施。
“罗塞塔”的反力轮也显示出高于预期的振动。在飞行途中进入休眠模式之前，“罗塞塔”的四个反力轮当中的两个开始出现“噪声”。当“罗塞塔”苏醒后，工程师们启动了3个反力轮，其中包括1个坏轮子。另一个功能不正常的轮子被储备。此外，新的软件已上传给“罗塞塔”，目的是让它必要时在仅有两个活跃反力轮的情况下运作。
“罗塞塔”任务创下了许多个“第一”。在飞向“67P”的途中，“罗塞塔”经过了主小行星带，作为欧洲探测器首次近距离相遇了多颗主带小行星。“罗塞塔”是第一艘使用太阳能电池做主电源飞近木星轨道的飞行器，是第一艘环绕彗核飞行的轨道器，也是第一艘在彗星飞往内太阳系过程中与它比翼双飞的探测器，还是第一艘计划近距离探查冰冻彗星怎样被太阳加热、转变的飞行器。在抵达“67P”之后不久，“罗塞塔”释放机器人登陆器“菲莱”，让它实现人类历史上对一颗彗核的首次可控性着陆。登陆后，“菲莱”向地球传回了来自一颗彗星表面的首批图像，并且首次对彗核组成进行实地检测。
“罗塞塔”是第一艘在轨探索彗星的轨道器，“菲莱”则是第一艘登陆彗星的探测器（此前，有多艘探测器成功实施过对另外7颗彗星的飞近探测）。这两个“第一”，理应被载入史册。另一方面，这两个“第一”实属来之不易。
十年飞行 终抵目标
“罗塞塔”是由欧空局制造并且发射的一艘机器人空间探测器，其目的是采用一部轨道器和一部登陆器详细探测“67P”。“罗塞塔”得名于一块古埃及石碑——“罗塞塔石”，这块石碑上铭刻着一道法令。“菲莱”得名于尼罗河上的菲莱岛，岛上发现过一块有希腊文和埃及文铭文的方尖碑。对“罗塞塔石”和这块方尖碑上象形文字的对比研究，催生了对埃及文字体系的破译。与此类似，科学家希望“罗塞塔”和“菲莱”能有助于更好地了解彗星和早期太阳系。“罗塞塔”搭载着一张经过微刻、并且也叫“罗塞塔”的镍合金光碟，光碟中刻入了以1200种语言书写的1.3万页文字。据估计，从2004年到2014年，大约2000人参与了“罗塞塔”任务的筹备和实施。
1986年，在“哈雷”彗星接近地球期间，多国发射空间探测器去探索它，其中最著名的探测器是欧空局的“乔托”。在这些探测器发回珍贵的科学信息后，开展后续探测的需求变得非常明显，目的是更清楚地揭示彗星的组成和回答新的疑问。于是，欧空局和美国宇航局开始合作研发新的彗星探测器。其中，美国宇航局筹划的是“彗星会合—小行星飞近”任务，欧空局筹备的是“彗核取样”任务。这两项任务计划共享美国“水手马克2号”飞船的设计，旨在降低成本。
1992年，因预算所限，美国宇航局取消了“彗星会合—小行星飞近”任务。当时，欧空局决定自行实施“彗核取样”计划。1993年，因预算所限，“彗核取样”任务也变得行不通，于是它被重新设计，稍后被欧空局批准。重新设计后的飞行计划与被取消的“彗星会合—小行星飞近”任务相似，包括对一颗小行星实施飞近探测，然后对一颗彗星进行实地探测（包括一艘登陆器）。 “罗塞塔”的组建是在真空房里进行的，但“罗塞塔”任务团队的科学家指出，消毒程序其实并非必要，因为彗星本来就被认为是“脏雪球”，这个雪球上不乏生命起源以前的分子，但肯定不会有微生物。“罗塞塔”的电力来自总面积为64平方米的两块太阳能电池板，它们在一台备用辅机控制下提供1500瓦（休眠模式下为400瓦）的电力，欧空局“火星快车”飞行器也使用了这样的备用辅机。“罗塞塔”的主推进装置由24部二元推进剂10牛推进器组成，它在发射时携带的推进剂质量为1670千克（能提供最大为每秒2300米的变速）。其中4部推进器用于燃烧。
“罗塞塔”原定于2003年1月12日由“阿丽亚娜5型”运载火箭发射，于2011年与彗星“46P/维尔塔宁”会合。2002年12月11日，在一颗通信卫星发射期间，“阿丽亚娜5型”运载火箭出现严重故障，“罗塞塔”计划被搁置。随后，提出了一项新计划，目标彗星改为“67P”，重置发射时间为2004年2月26日，与彗星会合时间是2014年。更大的发射质量以及由此带来的更大冲击速度，使得登陆装置也必须修改。经过两次发射废止后，“罗塞塔”最终于2004年3月2日从法属圭亚那的“圭亚那航天中心”升空。除了发射时间和目标彗星有变化之外，新旧任务的其他情况完全一样。
为了达到与“67P”会合所需的速度，“罗塞塔”使用了引力援助机动，在整个内太阳系中一路加速。在“罗塞塔”升空之前，基于从地面获得的测量数据，“67P”的轨道被精准确定，准确度高达近100千米。在距离地球2400万千米的地方，由“罗塞塔”搭载相机所采集的信息在欧空局操控中心被仔细处理，旨在以仅几千米的误差确定彗星在其轨道中的位置。
2005年3月4日，“罗塞塔”第一次飞近地球，借助地球引力来加速。2007年2月25日，“罗塞塔”计划在距离火星表面很近的地方经过火星，目的是修正自己的轨道。这并非没有风险，因为估计当时“罗塞塔”与火星表面之间的距离只有250千米。在这次相遇期间，由于处在火星的阴影中，“罗塞塔”的太阳能电池板在15分钟里因接收不到任何阳光而无法使用，这会造成缺电。因此，“罗塞塔”被设定成备用模式，在此期间不可能传输任何数据，只能依赖并非为了此次任务而设计的电池飞行。这次火星机动因此被戏称为“十亿欧元级豪赌”。令人欣慰的是，这次飞近火星很成功，“罗塞塔”甚至传回了火星表面和火星大气的高分辨率图像，整个任务完全按计划进行。
“罗塞塔”第二次飞近地球是在2007年11月。在它接近地球的过程中，由于被误认为是一颗小行星，有科学家把它命名为“小行星2007 VN84”。2008年9月5日，“罗塞塔”飞近小行星“2867 斯特恩斯”，它所搭载的相机被用于微调它的轨道，使得它与小行星之间的最近距离不到800千米。从2008年8月4日到9月10日，“罗塞塔”所载仪器测量了这颗小行星，它与“2867 斯特恩斯”之间最大相对速度仅为每秒8.6米。
“罗塞塔”第三次、也是最后一次飞近地球是在2009年11月12日。2014年5月，“罗塞塔”开始一系列共8次减速燃烧，从而把它与“67P”之间的相对速度从每秒775米降低到每秒7.9米。2014年8月，“罗塞塔”与彗星会合并开始了一系列机动，从而相继进入两条“三角形”路径，与彗核的平均距离分别是100千米和50千米，其中“三角形”的每条边是双曲线逃逸轨道和推进器推进路径的交替。9月10日，当距离彗核只有不到30千米时，“罗塞塔”进入了环绕彗核的轨道。在“罗塞塔”抵达之前，科学家对“67P”的表面状况一无所知。在释放“菲莱”之前，“罗塞塔”测绘了彗星地图。到8月25日，确定了5个暂定的登陆地点。
北京时间2014年11月12日，“菲莱”以每秒大约1米的相对速度接近“67P”并最终登陆。登陆前，原本准备从“菲莱”发射两个叉子到彗核表面，目的是防止“菲莱”在彗核表面弹跳（因为“67P”的逃逸速度只有大约每秒0.5米）。然而，“菲莱”登陆时未能成功发射叉子，而登陆地点的硬度实际上并非如想象的那么低，所以“菲莱”登陆后摔了好几个筋斗。虽然登陆后不久就被迫休眠，但“菲莱”基本上完成了预定的科学探测目标：描述彗核，即确定彗核存在哪些化合物，其中包括氨基酸对映体；研究彗星随时间的演化与活性。
当“罗塞塔”位于彗星表面上空30千米的轨道中时，欧空局考量了“菲莱”的多个潜在登陆地点。2014年9月15日，欧空局宣布“菲莱”的登陆地点将是彗核“头部”的阿加凯勒。2014年11月12日，在登陆之前大约7小时，“菲莱”与“罗塞塔”分离。北京时间11月13日，“菲莱”成功登陆“67P”的消息被最终证实。
尖端设备 肩负重任
虽然“菲莱”在登陆后的命运未知，但正如参与“罗塞塔”项目的科学家预期的那样，有3部光谱仪、一部微波无线电天线和一部雷达参与了对“67P”的调查。这些仪器的简介如下。
爱丽丝（一部紫外成像光谱仪） 这部紫外光谱仪负责找寻并量化彗核的稀有气体成分，由此对彗星形成时期的温度进行估算。这一探测由一组溴化钾和碘化铯光电发射体来执行。这部3.1千克重、用电2.9瓦的仪器由美国制造，其改进版本用在了美国宇航局的“新地平线”飞船上。它在超紫外线和远紫外线光谱工作。
奥西里斯（光学、光谱和红外遥感成像系统） 这个相机系统包括一部窄角透镜（700毫米）和一部广角透镜（140毫米），芯片是2048×2048像素的CCD。这部仪器由德国制造。
维尔迪斯（可见和红外热成像光谱仪） 它能在红外波段拍摄彗核图像，也能寻找彗发分子的红外光谱。这一探测的红外部分由汞镉碲化物天线阵执行，可见光部分由一只CCD芯片完成。这部仪器由意大利制造，其改进版本用在了美国宇航局“黎明号”和欧空局“金星快车”探测器上。
米诺（“罗塞塔”轨道器的微波仪器） 通过水、氨和二氧化碳等挥发性物质的微波辐射，米诺能测定这些成分的丰富度和温度。这部仪器的30厘米无线电天线由德国制造，其余部分由美国制造。 康赛特（通过无线电波发射进行彗核探测试验） 这项试验是通过一部雷达来提供有关彗星深层内部的信息。通过测量“菲莱”与“罗塞塔”之间经由彗核的电磁波传导，这部雷达能够对彗核进行X线断层摄影。这样一来，就能确定彗星的内部结构，推断彗核的组成信息。这部电子设备由法国研制，两部天线则由德国制造。
阿尔西（无线电科学调查仪） 它利用“菲莱”的通信系统，对彗核及彗发内部进行物理学调查。
罗西纳（用于离子和中性分析的“罗塞塔”轨道器光谱仪） 这部仪器由一部双焦磁质谱仪DFMS及一部反射器类型的飞行时间质谱仪RTOF组成。DMFS具有很高的分辨率，RTOF则对中性分子和离子很敏感。罗西纳由瑞士制造。
米达斯（微型成像尘埃分析系统） 这一高分辨率原子力显微镜，负责调查沉积在一张硅片上的尘埃微粒的多种物理性质。
科西马（彗星二次离子质量分析仪） 在用铟离子清洗表面后，这部仪器利用二次离子质谱仪检测尘埃微粒的组成。它能检测的离子质量可达4000原子质量。
加达（颗粒撞击分析仪和尘埃储能器） 它通过测量进入这部仪器内部的每个微粒的质量、速度、动能和光学截面，分析彗发的尘埃环境。
阿匹西（罗塞塔等离子体联合检测仪） 它寻找有机化合物。
此前的多项研究已经显示，彗星含有复杂的有机化合物。这些分子富含碳、氢、氧和氮，它们都是组成核酸和氨基酸所需的元素，而核酸和氨基酸是我们所知生命的基本成分。彗星被认为曾经把巨量水带给了地球，还可能为地球播撒了有机分子。“罗塞塔”和“菲莱”也计划通过对彗核和彗发（由气体和尘埃云组成）进行取样检测，寻找有机分子、核酸（DNA和RNA的构建单元）以及氨基酸（蛋白质的构建单元），从而帮助分析彗星对地球生命起源的贡献。
抵达彗星后，“菲莱”还计划测试有关为什么基本氨基酸几乎都“向左偏”的一些假设。这里所说的“向左偏”，是指原子怎样按照与分子中碳核相关的方向排列。大多数非对称分子都以大致相等数量的左偏或右偏结构（这被称作手征或手性，指空间的螺旋特征）定向，而生物体使用的基本氨基酸却主要是左偏结构，这无疑显得很另类。“菲莱”计划测试的一种假设是1983年提出的，它这样猜测：当超新星（即恒星死亡时的爆发）产生螺旋形辐射时，这种辐射的圆偏振可能毁灭一种手征类型的分子，同时把另一种手征类型的分子抛射到空间，这些分子最终可能来到一颗行星比如地球上。
“罗塞塔”和“菲莱”怎样向地球传输图像？
手性分子
手性分子是指不能与自己的镜像叠加的分子。人的左右手有对应的指头，它们在左右手上的顺序相同，却互为镜像而不相同。与此相似，手性分子之间有相同的构成和连接顺序，却互为镜像而非相同。尽管大多数氨基酸能以左、右手性这两种形式存在，地球上的生命却几乎全由左旋氨基酸组成。
尽管距离地球5亿千米（相当于地球和太阳之间距离的3倍），“罗塞塔”和“菲莱”却通过无线电波向地球传输重要数据和图像。这些传输信号通过“罗塞塔”的无线电设备中继转发，以光速传播。但由于地球在如此遥远的距离外，因此地面控制中心会滞后半小时接收到这些信号。因为信号到达地球时已经相对微弱，所以需要复杂的天线来接收空间无线电频段的通信。“菲莱”搭载的无线电设备不多，因为它只需传送数据给20千米外的“罗塞塔”。当“菲莱”需要传输数据给地球或接收来自地面控制中心的指令时，信号都通过“罗塞塔”来转播。
“罗塞塔”被误读事件
2007年11月，在第二次飞近地球期间，“罗塞塔”飞行器被误认为是一颗近地小行星，并且被给予代号“2007 VN84”。当时，根据“卡特琳娜巡天系统”一部0.68米望远镜拍摄的图像，一位天文学家“发现”了这艘飞行器，并且把它误认为是一颗直径大约20米的小行星。他还对它进行了轨道计算，结果显示它将会在2007年11月13日于距离地球最近处经过地球，两者之间距离届时是5700千米。由于这个距离在天文学意义上很近，因此当时有天文学家担忧“2007 VN84”存在撞击地球的风险。然而，另一位天文学家当时发现“2007 VN84”的轨道与“罗塞塔”的匹配，而且“罗塞塔”当时正好在飞往彗星的旅途中飞近地球借助引力。美国“小行星中心”（专门跟踪近地天体的机构）稍后证实，“2007 VN84”实际上正是“罗塞塔”。
“罗塞塔”主要时间表
2004年3月2日 “罗塞塔”从法属圭亚那成功发射，火箭上级和负载被成功注入200千米×4000千米的椭圆形巡航轨道。稍后，上级火箭引擎点火，把“罗塞塔”加速至逃逸速度。“罗塞塔”离开地球，进入日心轨道。
2004年5月10日 “罗塞塔”的第一次也是最重要的一次深空机动成功实施，目的是调整飞行器的航道。据报道，此次机动的误差为0.05%。
2005年3月4日 “罗塞塔”首次按计划飞近并环绕地球，目的是借助引力。当时，月球和地球的磁场都被用来测试和校正“罗塞塔”搭载的仪器。“罗塞塔”当时与地球的最近距离是1954.7千米，业余天文学家抓拍到了它掠过地球的身影。
2005年7月4日 “罗塞塔”搭载的成像设备观测到了“滕佩尔1号”彗星与美国宇航局“深空撞击器”之间的撞击。
2007年2月25日 “罗塞塔”绕火星变轨。“菲莱”搭载的磁强计和等离子体检测器测量了火星复杂的磁环境。“罗塞塔”搭载的光学、光谱和红外遥测成像仪（即“奥西里斯”）采用不同的摄影滤色片，对火星拍摄了多幅照片。由于当时“罗塞塔”处在火星的阴影当中，因此它搭载的大多数仪器关闭，“菲莱”则依靠电池自动运作，主要目的是测试仪器。“罗塞塔”使用了火星引力来改变自己的轨道，朝着2007年11月第二次飞近地球的方向飞去。
2007年11月8日 “罗塞塔”飞行器被误认为是一颗小行星。 2007年11月13日 “罗塞塔”执行第二次飞近地球，当时它的速度是每小时4.5万千米，与地球之间的最近距离是5295千米。
2008年9月5日 “罗塞塔”飞近小行星“2867 斯特恩斯”。当时，“罗塞塔”与这颗主带小行星之间的距离仅为800千米，两者的相对速度是每秒8.6米。
2009年11月13日 “罗塞塔”第三次飞近地球。它与地球之间的最近距离是2481千米，飞行速度是每小时4.8万千米。
2010年3月16日 “罗塞塔”观测到了小行星“P/2010 A2”的尘埃尾。再加上“哈勃空间望远镜”的观测，就证实了“P/2010 A2”是一颗小行星，而不是一颗彗星。“P/2010 A2”的尾巴很可能是由它被另一颗小行星撞击所产生的颗粒构成的。
2010年7月10日 “罗塞塔”经过并拍摄了小行星“卢泰西亚”。
2011年6月8日 “罗塞塔”被指令进入一种自旋稳定模式。除了机载电脑继续工作外，其他所有电子仪器及休眠加热器均关闭。
2014年1月20日 一台预置计时器中断了“罗塞塔”的休眠模式，此前“罗塞塔”持续休眠达31个月。“罗塞塔”由此恢复了与地面控制中心的通信。
2014年5～7月 从2014年5月7日起，“罗塞塔”开始轨道修正机动，目的是让自己进入环绕“67P”的轨道。在第一次减速燃烧之时，“罗塞塔”与“67P”之间距离大约是200万千米，相对速度是每秒775米以上。到最后一次燃烧（7月23日）时，这个距离减为4000千米多一点，速度减为每秒7.9米以上。总共使用了8次燃烧来匹配“罗塞塔”与“67P”的轨迹，其中绝大多数减速燃烧发生于5月21日、6月5日和6月18日。
2014年7月14日 “罗塞塔”搭载的“奥西里斯”成像系统拍到了“67P”的照片并发回地球，由此证实了这颗彗星的两段式“鸭子”形状。
2014年8月6日 “罗塞塔”抵达“67P”，与彗星距离是100千米。“罗塞塔”实施了一次推进器点火，把自己对彗星的相对速度降至每秒1米。“罗塞塔”开始了对彗星的制图和描述，目的是为自己确定一个稳定的轨道，为“菲莱”选择可行的登陆位置。
2014年9月4日 “罗塞塔”搭载的“爱丽丝”仪器报告首批科学数据，它们显示“67P”在紫外光波段异常黑暗，彗发中存在氢和氧，彗星表面并未发现有大面积水冰区域。这最后一点有些出乎预料，因为这颗彗星距离太阳很遥远，因而阳光不可能把水转化为蒸汽，所以彗星上理应存在大量水冰。
2014年9月10日 “罗塞塔”进入彗星全球绘图阶段，它在高度仅29千米的轨道中环绕“67P”。
2014年11月12日 “菲莱”在“67P”表面成功登陆。
2014年11月～2015年12月 如果任务顺利，“罗塞塔”计划伴随“67P”环绕太阳。
2015年12月 “罗塞塔”任务将终结。
（本文图片主要由欧洲空间局提供）