阿聯酋火星探測器“希望號”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。阿聯酋、中國、美國三個國家的探測器組成一個火星艦隊，分別在2月9號、10號和18號依次入軌火星。
“火星艦隊”將在未來本月陸續抵達火星
無獨有偶，35年前，三個國家攜手對哈雷彗星進行過類似的聯合探測！當時國際通信并不像今天這樣迅捷，我國讀者對這一重大事件了解較少。
為了后續介紹2021火星艦隊的歷史背景做鋪墊，本文先對上次三國聯合探測彗星的故事進行一下回顧。
1986年春天，哈雷彗星回歸。人類對這顆76年周期的彗星的觀測和記錄已經持續了兩千多年。這一次非同尋常，哈雷彗星和地球分別位于太陽的兩側，近乎一條直線。也就是說，當人們向彗星方向看過去的時候，首先看到的是太陽。對于裸眼觀測者來說，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，蘇聯飛船Vega 1和Vega2，日本飛船Sagigake和Suisei，以及歐洲飛船Giotto組成一個“哈雷艦隊”攔截彗星，在7天之內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面貌和周圍環境。
1986年在地球上拍攝到的哈雷彗星（圖源：NASA）
日本在1979年批準了哈雷彗星探測任務。歐洲航天局于1980年7月8日正式批準了Giotto任務。由于Giotto會深入到哈雷彗星的塵埃中，飛船增加了兩層防護罩，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質量為573.7公斤，攜帶了十臺儀器，總質量為60公斤，用于研究彗核及其周圍環境，其中包括一臺多色相機以提供彗核的高分辨率圖像。因為預計Giotto不會在距離哈雷核500至1000公里處幸存下來，所有數據都實時傳輸。
1982年4月，蘇聯公布了他們的彗星探測計劃。由于哈雷彗星將距金星僅4000萬公里，蘇聯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Vega探測器搭載240公斤重的儀器，包括其他13個國家/地區提供的儀器。在這次探測中，國際合作將達到前所未有的水平。考慮到慧核位置的不確定性，攜帶了由蘇聯，匈牙利和法國聯合開發的基于CCD的電視系統的Vega航天器將充當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探測器提供的數據已經將哈雷彗核的位置誤差鎖定在75公里以內，置信度為99.7%，這個精確度比單靠地球觀測提供的數據提高了20倍。有了這樣一個準確的定位，3月11日，Giotto項目組決定嘗試從距離彗核500公里處穿越，進行了最后的航向修正。3月14日世界時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粗糙多孔的花生狀物體，長15公里，寬7至10公里。本來會有更多的圖像傳回，但在飛越前16秒，一個大的塵埃粒子狠狠地撞擊了旋轉中的Giotto的天線，使其無法與地球對準。雖然32分鐘后恢復了通訊，但包括照相機在內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）
盡管危險重重，但哈雷艦隊的所有成員都幸存下來了。與美國科學界早先的期望相反，這些任務傳回的數據對開始揭示彗星的特性非常有用。盡管沒有專門的美國任務，但美國確實做出了一些貢獻。美國利用NASA的深空網絡提供了亟需的跟蹤報道。個別科學家參加了國際科學小組，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對哈雷彗星進行了觀測外，還有兩個美國航天器對該彗星上游的行星際環境進行了遠距離觀測。1966年發射到太陽軌道上監測太陽風的 "Pioneer 7"，3月20日靠運氣從哈雷1230萬公里處經過。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。
哈雷艦隊的成功探測具有里程碑式的意義。在70年代后期各國科學家開始討論彗星探測的時候，美蘇冷戰尚未結束，太空競賽剛剛告一段落，人類深空探測事業即將進入長達十多年的低迷期。由科學家團體發起的深空探測國際合作模式開創了國際科學界合作的新模式。哈雷艦隊也成為整個80年代深空探測低迷期中最杰出的探測任務。
文/魏勇（“天問一號”首席科學家助理、國科大行星科學教授、2020年“科學探索獎”獲獎人）
