阿聯(lián)酋火星探測器“希望號(hào)”今日（2月9日）入軌。2021年的2月，我們將見證太陽系探測的一次壯舉。阿聯(lián)酋、中國、美國三個(gè)國家的探測器組成一個(gè)火星艦隊(duì)，分別在2月9號(hào)、10號(hào)和18號(hào)依次入軌火星。
“火星艦隊(duì)”將在未來本月陸續(xù)抵達(dá)火星
無獨(dú)有偶，35年前，三個(gè)國家攜手對(duì)哈雷彗星進(jìn)行過類似的聯(lián)合探測！當(dāng)時(shí)國際通信并不像今天這樣迅捷，我國讀者對(duì)這一重大事件了解較少。
為了后續(xù)介紹2021火星艦隊(duì)的歷史背景做鋪墊，本文先對(duì)上次三國聯(lián)合探測彗星的故事進(jìn)行一下回顧。
1986年春天，哈雷彗星回歸。人類對(duì)這顆76年周期的彗星的觀測和記錄已經(jīng)持續(xù)了兩千多年。這一次非同尋常，哈雷彗星和地球分別位于太陽的兩側(cè)，近乎一條直線。也就是說，當(dāng)人們向彗星方向看過去的時(shí)候，首先看到的是太陽。對(duì)于裸眼觀測者來說，這是兩千年來最難觀測的一次。也正是這一次，人類完成一次偉大的壯舉，蘇聯(lián)飛船Vega 1和Vega2，日本飛船Sagigake和Suisei，以及歐洲飛船Giotto組成一個(gè)“哈雷艦隊(duì)”攔截彗星，在7天之內(nèi)依次穿越了彗星的光芒，第一次清楚地看到哈雷彗星的真實(shí)面貌和周圍環(huán)境。
1986年在地球上拍攝到的哈雷彗星（圖源：NASA）
日本在1979年批準(zhǔn)了哈雷彗星探測任務(wù)。歐洲航天局于1980年7月8日正式批準(zhǔn)了Giotto任務(wù)。由于Giotto會(huì)深入到哈雷彗星的塵埃中，飛船增加了兩層防護(hù)罩，以便在每秒68公里的高速飛越過程中抵抗彗星塵埃顆粒的侵害。Giotto質(zhì)量為573.7公斤，攜帶了十臺(tái)儀器，總質(zhì)量為60公斤，用于研究彗核及其周圍環(huán)境，其中包括一臺(tái)多色相機(jī)以提供彗核的高分辨率圖像。因?yàn)轭A(yù)計(jì)Giotto不會(huì)在距離哈雷核500至1000公里處幸存下來，所有數(shù)據(jù)都實(shí)時(shí)傳輸。
1982年4月，蘇聯(lián)公布了他們的彗星探測計(jì)劃。由于哈雷彗星將距金星僅4000萬公里，蘇聯(lián)的金星探測器在釋放金星著陸器和探空氣球之后，改變軌道去探測彗星。這對(duì)Vega探測器搭載240公斤重的儀器，包括其他13個(gè)國家/地區(qū)提供的儀器。在這次探測中，國際合作將達(dá)到前所未有的水平。考慮到慧核位置的不確定性，攜帶了由蘇聯(lián)，匈牙利和法國聯(lián)合開發(fā)的基于CCD的電視系統(tǒng)的Vega航天器將充當(dāng)Giotto的探路者。
1986年3月6日，Vega 1從距離哈雷彗星8890公里處穿越，拉開了探測的序幕。3月8日，Suisei從距離哈雷彗星151000公里處穿越。3月9日，Vega 2從距離哈雷彗星8030公里處穿越。3月11日，Sakigake從距離哈雷彗星6990000公里處穿越。接下來就是壓軸的Giotto。Vega探測器提供的數(shù)據(jù)已經(jīng)將哈雷彗核的位置誤差鎖定在75公里以內(nèi)，置信度為99.7%，這個(gè)精確度比單靠地球觀測提供的數(shù)據(jù)提高了20倍。有了這樣一個(gè)準(zhǔn)確的定位，3月11日，Giotto項(xiàng)目組決定嘗試從距離彗核500公里處穿越，進(jìn)行了最后的航向修正。3月14日世界時(shí)00:03:02，Giotto從605公里處飛越，傳回了2112張圖像。這些圖像顯示哈雷彗星是一個(gè)粗糙多孔的花生狀物體，長15公里，寬7至10公里。本來會(huì)有更多的圖像傳回，但在飛越前16秒，一個(gè)大的塵埃粒子狠狠地撞擊了旋轉(zhuǎn)中的Giotto的天線，使其無法與地球?qū)?zhǔn)。雖然32分鐘后恢復(fù)了通訊，但包括照相機(jī)在內(nèi)的一些儀器被徹底損壞。
Giotto從600公里之外拍攝的哈雷彗星照片。（圖源：歐洲航天局）
盡管危險(xiǎn)重重，但哈雷艦隊(duì)的所有成員都幸存下來了。與美國科學(xué)界早先的期望相反，這些任務(wù)傳回的數(shù)據(jù)對(duì)開始揭示彗星的特性非常有用。盡管沒有專門的美國任務(wù)，但美國確實(shí)做出了一些貢獻(xiàn)。美國利用NASA的深空網(wǎng)絡(luò)提供了亟需的跟蹤報(bào)道。個(gè)別科學(xué)家參加了國際科學(xué)小組，并為Giotto和Vega提供了儀器。除了Pioneer Venus Orbiter于1986年2月初在4,000萬公里的范圍內(nèi)對(duì)哈雷彗星進(jìn)行了觀測外，還有兩個(gè)美國航天器對(duì)該彗星上游的行星際環(huán)境進(jìn)行了遠(yuǎn)距離觀測。1966年發(fā)射到太陽軌道上監(jiān)測太陽風(fēng)的 "Pioneer 7"，3月20日靠運(yùn)氣從哈雷1230萬公里處經(jīng)過。International Cometary Explorer飛船于1985年9月11日遇到短周期彗星21P/Giacobini-Zinner（這是航天器有史以來第一次遇到彗星），并于3月28日通過了距哈雷3100萬公里的地方。
哈雷艦隊(duì)的成功探測具有里程碑式的意義。在70年代后期各國科學(xué)家開始討論彗星探測的時(shí)候，美蘇冷戰(zhàn)尚未結(jié)束，太空競賽剛剛告一段落，人類深空探測事業(yè)即將進(jìn)入長達(dá)十多年的低迷期。由科學(xué)家團(tuán)體發(fā)起的深空探測國際合作模式開創(chuàng)了國際科學(xué)界合作的新模式。哈雷艦隊(duì)也成為整個(gè)80年代深空探測低迷期中最杰出的探測任務(wù)。
文/魏勇（“天問一號(hào)”首席科學(xué)家助理、國科大行星科學(xué)教授、2020年“科學(xué)探索獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)人）
