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中國探測器天問一號記錄了火星附近星際彗星3I/ATLAS的前所未有的圖像

Imagens 3D do cometa 3I ATLAS
Foto: Imagens 3D do cometa 3I ATLAS - Foto: jhonny marcell oportus/ shutterstock.com

2025年10月,中國探測器天問一號在星際彗星3I/ATLAS經過火星附近時記錄下了該天體的史無前例的圖像。該裝置當時正在這顆紅色行星的軌道上運行,當時它在距離約3000萬公里的地方捕獲了該天體。這項壯舉代表了來自太陽系外的遊客首次從火星的角度進行觀察。太空操作為國際上分析宇宙物質的成分提供了重要數據。

繼 2017 年發現 Oumuamua 彗星和 2019 年發現 2I/Borisov 彗星之後,3I/ATLAS 彗星是第三顆被確認起源於太陽系外的天體。位於智利的 ATLAS 望遠鏡於 2025 年 7 月 1 日首次發現了該天體。該天體的雙曲軌跡證明了它是在銀河系的另一個區域形成的。科學家於9月調整了天問一號的儀器以追蹤該目標,該目標於10月29日到達近日點。

3I表面圖集
3I 表面圖集 – 照片:репродукция

深空攝影操作技術細節

天問一號的高解析度相機在捕捉影像中發揮了核心作用。該設備的縮寫為 HiRIC,其原始設計旨在繪製行星表面的詳細地圖。工程師調整了該設備的功能,以追蹤低光、快速移動的目標。系統的靈活性使得能夠準確地記錄遠處的物體。

技術團隊進行了多次初步模擬以優化鏡頭曝光時間。主要目的是避免由探測器和彗星本身的高軌道速度造成的模糊。在太空中捕獲的資料被傳送到北京的地面站進行處理。專用電腦系統根據原始資訊產生 30 秒的視覺序列。

近3000萬公里的距離為任務控制帶來了相當大的後勤挑戰。技術人員需要進行嚴格的指向調整並確保衛星的熱穩定性。這些操作確保獲得物體核和彗髮的清晰影像。生成的動畫在星空背景下顯示出清晰的位移。視覺記錄有助於計算軌跡中偵測到的非重力加速度。

訪客的物理特徵和化學成分

中國國家太空總署發布的照片​​顯示,岩石核心被濃密的氣體和塵埃雲包圍。這種氣體結構稱為彗髮,直徑達數千公里。巨大的尺寸表明彗星對熱的反應水平很高。主體寬約5.6公里。

這顆彗星以每秒 58 公里的驚人速度穿越太空。在八月的第一次觀測中,該物體的尾巴形狀很細。該結構迅速增長,在接下來的幾個月中達到了 56,000 公里的長度,並且始終指向與太陽相反的方向。初始光譜顯示存在水冰和二氧化碳。感測器還檢測到結構中一氧化碳的微弱訊號。

化學成分顯示該物體是在極冷的原行星盤中形成的。可能的起源可以追溯到靠近銀河系中心的區域。科學家已經確定了有助於講述該物體故事的特定元素。

  • 中央核心由岩石和冰組成,有機塵埃反射出微紅色。
  • 周圍的彗髮是由太陽熱激活的蒸發雲形成的。
  • 細長的尾部,帶有在遠距離可見的輻射壓力噴射的粒子。
  • 與其他數據一起分析具有重力偏差的異常加速度。

全球數據監測與三角測量工作

多個全球航太機構協調聯合行動,以最大限度地研究 3I/ATLAS。歐洲太空總署和美國太空總署重新調整了火星軌道上的主動探測器的用途,以重點關注這一天文事件。國際合作允許從不同角度對數據進行三角測量。此方法顯著改進了天體的軌跡模型和成分分析。

歐洲火星快車和 ExoMars TGO 衛星在同一時期記錄了這顆彗星。歐洲技術捕獲的資訊透過不同的觀測幾何形狀補充了中國的數據。 NASA 使用火星勘測軌道衛星透過 HiRISE 儀器取得高解析度照片。美國機構也啟動了火星表面的設備。

10 月 4 日,毅力號火星車試圖直接從火星地面捕捉該物體的影像。由阿拉伯聯合大公國營運的希望號探測器在通過過程中提供了光譜儀讀數。 MAVEN衛星也參與了大氣和空間資訊的收集。共同努力完善了對彗星軸方向和影響其運動的力的估計。

中國在火星表面的任務和行動的歷史

天問一號探測器於2020年7月發射升空,開始了太空之旅。設備運行了數月,於2021年2月進入火星軌道。同年5月祝融號火星車成功著陸,任務達到了歷史性的里程碑。車輛降落在被稱為烏托邦平原的廣闊平原上。

機器人探險家在這顆紅色星球的表面運作了整整一個地球年。祝融收集了土壤樣本並記錄了數千張火星地形的地質影像。船上的儀器分析了岩石的礦物成分和當地大氣的特徵。該車輛的工作擴展了有關該地區地質演化的知識。

軌道模組保持持續活動,使用 HiRIC 相機繪製行星地圖。該設備具有與 NASA 的 HiRISE 類似的功能,但運行解析度略低。軌道器目前的重點是詳細研究極地冰蓋和監測沙塵暴。執行星際天文學的能力以不可預見的方式擴大了任務的原始範圍。

對未來樣本採集任務的科學影響

3I/ATLAS 的成功觀測驗證了天問二號探測器計畫的探測技術。中國的新設備於2025年5月開始在太空執行任務。主要目標是從位於主帶的近地小行星和彗星收集樣本。在火星軌道上獲得的經驗可以作為未來太空機動的基礎。

在長時間曝光期間進行的熱控制測試為系統追蹤暗目標做好了準備。複合幀處理改進了深空微弱訊號的偵測。目前的結果證實了關於星際介質中彗星活動的理論模型。與 NASA STEREO 和 SOHO 衛星資料的協作增強了對雙曲線軌蹟的理解。

彗星 3I/ATLAS 作為遙遠恆星系統的完整時間膠囊。該物體的年齡超過了太陽本身的年齡,為了解宇宙的過去提供了一個獨特的窗口。對這種物質的研究使得研究銀河係其他區域古代行星的形成過程成為可能。天問一號繼續作為一個多功能平台運行,用於觀測火星以外的機會。