從紅色星球拍下罕見的宇宙訪客
中國「天問一號」探測器目前正在火星軌道運行，並完成深空探測的重要里程碑。這艘太空船成功拍下彗星3I/ATLAS的清晰影像。這顆罕見天體來自太陽系之外。這次觀測於2025年10月初進行，是首度從火星軌道拍攝星際「訪客」，展現監測遙遠且不斷變化的天體之能力大幅提升。彗星距離中國軌道探測器約3,000萬公里，飛行速度高達每秒58公里。這項前所未有的觀測為國際科學界提供珍貴資料，有助研究其他恆星系統形成天體的組成與軌跡。
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中國國家航天局（CNSA）公布的影像清晰呈現彗星的彗核與氣體彗髮，讓研究人員得以深入分析其結構。這次任務也考驗了天問一號儀器的能力；這些儀器原本是為繪製火星表面地圖而設計。任務成功證明，探測器的硬體也能靈活追蹤深空中的高速目標。高解析度相機拍攝的資料傳回北京地面應用系統後，經過接收與處理；專用演算法再整合多次曝光影像，產生清晰照片，並於稍後對外發布。
揭開遙遠恆星系統的秘密
3I/ATLAS飛越火星附近，為科學家帶來獨特機會，意義遠不止拍下一張照片。星際天體被視為真正的宇宙時間膠囊，因為它們蘊藏著其所屬恆星系統化學與物理條件的重要資訊。分析彗星組成，能揭示銀河系其他區域的行星形成細節，為僅以我們自身太陽系為基礎的理論模型提供實際對照。這些彗星噴出的每個氣體分子與塵埃碎片，都帶有遙遠恆星環境的印記，讓天文學家得以間接研究數光年之外的世界。
中國國家航天局指出，3I/ATLAS可能形成於銀河系中心附近一顆古老恆星周圍，推估年齡約30億至110億年，因此可能比太陽系還古老。這是研究系外行星組成、演化與早期恆星歷史的罕見樣本。科學家推測，這顆彗星起源於寒冷的原行星盤；在這個遙遠區域，水冰、二氧化碳與一氧化碳等揮發性物質可以保存數十億年。對這些成分進行光譜分析，是判斷彗星誕生時星雲溫度與密度的重要方法。了解這些條件，對於完善行星系統（包括我們自身的太陽系）如何隨時間演化的理論至關重要。
第三個獲確認的星際天體
彗星3I/ATLAS是天文學家發現的第三個獲確認星際訪客，前兩個分別是2017年飛越的「奧陌陌」和2019年的2I／鮑里索夫彗星。ATLAS望遠鏡系統（小行星陸地撞擊最後警報系統）於2025年7月在智利里奧烏爾塔多發現這顆彗星。研究人員迅速分析其軌跡，確認它來自太陽系外；其軌跡呈現雙曲線，是明確的數學特徵，顯示它起源於我們行星系統之外。
與太陽系內彗星和小行星的橢圓軌道不同，雙曲線軌跡表示天體速度足以脫離太陽引力。短暫飛越我們的宇宙鄰域後，它便能繼續穿越星際空間。這顆彗星於10月下旬抵達最接近太陽的位置，距離約1.4天文單位，也就是2.1億公里，恰好位於火星軌道內側。
前所未有的軌道工程操作
天問一號拍攝彗星3I/ATLAS，是一項需要周密且創新規劃的工程壯舉。探測器的高解析度相機HiRIC原本是為極精確地拍攝火星地形而研發。追蹤太空黑暗背景中一個微小、黯淡發光且高速移動的天體，則是截然不同的任務。為了達成目標，地面任務團隊必須從頭制定新的觀測策略。
《航天知識》雜誌總編輯王亞男向《環球時報》說明這項成就的意義。他指出，天問一號原本是為火星探測而設計，卻能從火星軌道拍下如此遙遠天體的影像。這顯示，為探測行星而發射的太空船，也可能成為觀測更遙遠天體的新平台。王亞男表示，執行軌道操作時必須精確控制姿態，可能還需要多軸協調，才能讓光學感測器準確對準極遠處的目標，並再次調整指向。這是對軌道觀測與姿態控制能力的全面考驗。
準備工作包括全面重新校準探測器的目標瞄準系統，並精確調整軌道，讓設備對準彗星預測軌跡。團隊進行了大量模擬，找出理想曝光時間：時間必須夠短，避免探測器與彗星相對運動造成影像模糊；也必須夠長，才能捕捉彗核與彗髮反射的微弱光線。儀器的熱穩定性也是關鍵因素，因此團隊必須進行調整，確保鏡頭與感測器在觀測窗口期間維持於最佳工作溫度，而觀測窗口僅有數分鐘。
克服極端技術挑戰
拍攝3I/ATLAS格外困難，原因是它距離遙遠、體積也小，直徑約5.6公里。然而，星際天體與軌道探測器各自的高速運動，更增添了複雜性。3I/ATLAS的速度約為每秒58公里，軌道探測器的相對速度則達每秒86公里。此外，HiRIC相機原本是為研究火星表面受光照亮的地貌而設計。
中國國家航天局指出，這是首次嘗試拍攝如此遙遠且相對黯淡的目標，其亮度比火星表面目標低1萬至10萬倍。這項任務將高解析度相機偵測如此微弱目標的能力推向極限。作為比較，歐洲太空總署的「火星快車號」與「ExoMars微量氣體軌道探測器」也使用各自的相機拍攝影像，分別為高解析度立體相機與彩色及立體地表成像系統，同樣面臨曝光時間與感光度方面的挑戰。
彗星組成的初步線索
天問一號收集的光譜資料與初步影像，已提供3I/ATLAS性質的重要線索。照片顯示彗星核心密實、輪廓清晰，可能由岩石和不同種類的冰混合組成。對其表面反射光線的分析，顯示可能含有帶紅色的有機塵埃，這是遠離母恆星的寒冷區域所形成天體常見的特徵。不過，一篇於10月底發布的預印本研究指出，這顆彗星「看起來明顯比太陽更藍」，為其塵埃組成帶來一道科學謎題。
此外，其他任務搭載的光譜儀也偵測到水冰與二氧化碳從表面昇華的跡象，以及微量一氧化碳，證實它具有典型的彗星活動。這顆彗星展現出明顯活躍跡象，例如形成罕見的反尾，以及不尋常的化學組成。最近，這個天體似乎略微改變了軌道，也可能已流失大量質量。這些跡象顯示，它是正在釋放氣體的彗星，並因此產生加速度變化。
國際合作成果
觀測3I/ATLAS並非中國太空機構單獨採取的行動。多艘探測器在火星軌道運行，促成協調觀測計畫，大幅增加了蒐集到的資料數量並提升品質。歐洲太空總署（ESA）與美國國家航空暨太空總署（NASA）也指揮各自的軌道器研究彗髮氣體組成，並嘗試取得解析度更高的彗核影像。
伽利略計畫負責人、哈佛大學前天文系主任艾維．洛布指出，3I/ATLAS解析度最高的影像是由NASA「火星勘測軌道器」上的HiRISE相機拍攝。這台相機的口徑為50公分，空間解析度約為每像素30公里。在火星表面，「毅力號」與「好奇號」探測車也經過設定，嘗試在火星天空中定位並觀測這顆彗星，提供獨特的地面視角。
證明中國任務具備深空探測彈性
對天問一號團隊而言，成功追蹤彗星的操作是對探測器能力的嚴格考驗，讓其任務範圍不再局限於主要的火星研究。這次操作成功展現軌道器導航與姿態控制系統的靈活性及可靠性，也讓太空船具備執行未來臨時觀測任務的能力。中國國家航天局表示，觀測黯淡天體的能力，提供了執行實用技術測試並累積經驗的機會。
王亞男強調，這種在軌精確調整感測器、使其對準指定方向的能力，是未來小行星探測任務的重要技能。他指出，中國太空計畫一向秉持與國際社會分享成果的原則。透過整合主要太空國家的觀測資源與資訊，人類便能更深入了解這個神祕天體。此次成功觀測是天問一號的重要進展，也是一次「意外收穫」，對增進人類研究系外行星的知識具有重大意義。
中國太空探索的下一步
天問一號任務於2020年7月發射，是中國太空探索史上的重要里程碑。探測器於2021年2月進入火星軌道，並於同年5月成功讓「祝融號」火星車著陸。目前，軌道器持續進行繪圖工作，拓展人類對紅色星球的科學認識，並已在火星軌道穩定運行超過四年。
觀測3I/ATLAS所累積的經驗，對中國未來任務，尤其是天問二號，極具價值。這項於2025年5月發射的新任務，目標宏大，將採集近地小行星樣本，並研究一顆主帶彗星。為觀測這顆星際訪客而制定的作業流程，將直接應用於這些全新且複雜的深空探測任務。天問一號執行的技術測試，也為天問二號即將進行的接近任務所需的高階機動能力鋪路。
重點整理
- 天問一號於2025年10月初從火星軌道拍下星際彗星3I/ATLAS的影像。
- 這顆彗星是第三個獲確認的星際天體，前兩個是「奧陌陌」和2I／鮑里索夫彗星。
- 觀測時與彗星相距約3,000萬公里。
- 彗星飛行速度為每秒58公里，與軌道探測器的相對速度為每秒86公里。
- 這次操作考驗了HiRIC相機的能力；該相機原本是為拍攝明亮的火星表面而設計。
- 3I/ATLAS的估計年齡介於30億至110億年。
- 相關資料提供了其他恆星系統組成與行星形成的線索。
- 任務成功有助中國準備天問二號小行星採樣返回任務。
- 多國火星軌道器與探測車協調合作，共同研究這個天體。
