彗星是些独特的天体，像独行侠游荡在宇宙深空，深居简出，神秘莫测。它们也是人类最早关注的天体之一，长长的尾巴，婀娜的行姿，曾引起人们许多的遐想。据说彗星中还隐藏着太阳系起源的秘密。因此，近年来探测彗星的热潮就不难理解了。
近几年，欧美先后发射了“星尘号”（Stardust）、“罗塞塔” （Rosetta）和“深度撞击”(Deep Impact)等彗星探测器。它们不再满足对彗星进行远观近瞧，而是要与彗星进行“亲密”接触。其中“星尘号”取得彗星物质样本正在返回的途中；“罗塞塔”将在彗星表面着陆，“拥抱”彗星；最引人注目的是美国的“深度撞击”彗星探测器，它于2005年7月4日撞击坦佩尔－１（Tempel-1）彗星，这是人类首次剖开彗星的表面，研究彗星内部的秘密。
研究太阳系起源
彗星曾被人描述为“脏雪球”，它们是由冰和少量岩石组成的小天体，迄今共发现1800多颗。它们亦被认为是太阳系里最古老、最原始的天体，可以说是太阳系的活化石，其物质构成与太阳系形成前的星云类似。所以，形成地球生命的原始物质很可能是在彗星撞击地球时带到地球上来的，研究彗星能为研究太阳系和地球生命的形成提供一个窗口。
根据现有的理论，彗星事实上就是宇宙产生时期剩下的原始物质。有人猜想彗星上“窝藏着”复合碳分子。在地球幼年时期受到太空岩石撞击过程中，这些碳分子可能已经在地球上“播种”了制造生命的化学“积木块”。因此，探测彗星很有可能使人类认识地球上生命起源的奥秘。
此外，如果彗星撞击地球会引起灾变，而且地球上的水也可能来自彗星，那么，探测彗星将有助于人类了解这些长期令人困惑不解的问题。
探测彗星的本质及其组成成分，还能了解太阳风的物理性质和化学成分。
现在，人类已经掌握了许多有关彗星的知识，但是仍有不少谜团尚未揭开，如彗星上存在着太阳系最原始的物质，但是还不知道这是何种物质？宇宙中存在很多貌似小行星的休眠状态的彗星，但还不知道如何鉴别；现已掌握了一些彗星的物理和化学特征，但是还不知道如何利用这些特征来确定彗星的类型。
自20世纪80年代以来，人类已用多个航天器对5颗各具特色的彗星进行了探测，但共同的缺陷是没有直接登陆彗核进行研究，也没有收集彗星物质返回地球。
首次亲吻彗星
2004年1月2日，飞行已久的美国“星尘号”彗星探测器与怀尔德－2（Wild-2）彗星交会，它不仅拍摄了照片，还在离彗核很近的距离用密度极低的氧化硅气溶胶首次获取彗核物质。该探测器现正在返回地球的途中，它将于2006年返回地球，这将是人类首次把除地球的卫星—月球以外的样本送回地球，也是“阿波罗”计划后的首次样品回送任务。这些样品可为宇宙形成和地球生命起源的研究提供重要线索。
耗资2亿美元的“星尘号”探测器是于1999年2月7日送入太空的，主要任务是在2004年1月飞到怀尔德－2彗星，在穿过彗尾的过程中采集尘埃及气体样本，这样可以在从彗星逃逸出来的气体和尘埃中收集到45亿年前的粒子，并在2年后送回地球。
怀尔德－2于1978年1月6日第一次飞近地球，因被瑞士天文学家怀尔德首次发现而得名。其彗核长4.8千米，由岩石、冰态气体和有机分子构成，每6.17年沿轨道绕日运行一周。在1974年木星的引力彻底改变怀尔德－2轨道之前，该彗星很少飞至太阳附近。因此，这颗进入内太阳系不久的彗星其温度变化不大，存有许多太阳系早期的原始物质，而且飞行速度较低。这意味着它不仅具有较高的探测价值，还可用于研究太阳系的起源和演变，而且容易直接取样。另外，21世纪初它又处于探测的最佳时间和地点，所以“星尘号”选择它进行采样和拍照。
“星尘号”的大小像电话亭一样，重385千克，携有返回舱、太阳能电池板及其保护装置，主体外还配备了特殊设计的防护罩。返回舱内装有46千克重的“气溶胶尘埃收集器”、能提供高分辨率照片的照相机和获取有关彗星数据的其他科学仪器。在沿着追寻线路飞向怀尔德－2彗星的长途跋涉中，“星尘号”环绕太阳运行了两周，并收集了一些星际空间的尘埃样品。
为了赶上怀尔德－2，“星尘号”彗星探测器进行了一系列地球重力借力飞行。它先是由德尔塔－2火箭送到一条初始轨道，而后借助发动机的一次点火工作，被推入一条巨大的太阳轨道。探测器共绕太阳转3圈，并在回到地球旁边时借助地球引力为自己加速。第一圈用2年时间，探测器在2001年1月回到地球附近，从离地5964千米处飞过；第二和第三圈各用2.5年。2003年6月，探测器上的发动机点火，使探测器转向与怀尔德－2交会所要求的方向。2004年1月1日，“星尘号”以6.1千米/秒的相对速度与该彗星交会。
“星尘号”探测器要“瞄准”彗星并不是一件十分简单的任务。通常，对于行星及其卫星或较大的小行星来说，能十分准确地知道它们在任何时刻所在的位置，可以很好地研究它们的轨迹。而彗星是小得多的天体，它们的运动轨迹不仅仅由引力来确定，而且还与彗核冰的蒸发速度有关，蒸发速度取决于彗核的成分和此时彗星距太阳的距离。
2004年１月2日，“星尘号”在距地球约3.9亿千米处与怀尔德－2交会，当时，它距离彗核不到240千米，这是有史以来探测器与彗星的最近接触。此后，“星尘号”从由气体尘埃云组成的彗发中穿过。为了抓住这一稍纵即逝的最佳时机，“星尘号”的速度降低到6千米/秒，穿越直径20万千米的彗发共花了10小时。在此期间，“星尘号”一方面伸出一个二氧化硅基底的网球拍海绵状气凝胶，用以俘获高速运动的彗星尘埃微粒，然后折叠收入返回舱，贮存于“气溶胶尘埃收集器”之中；另一方面用相机拍摄彗星，用其他科学仪器获取探测数据。
“星尘号”飞过怀尔德－2时，能把直径1～100微米的彗发尘粒收容到“气溶胶尘埃收集器”的一侧。按强度要求，探测器可以承受1厘米大小颗粒的撞击，相会过程中出现这种撞击的可能性为0.5%。在2000和2002年的飞行过程中，探测器用收集器的另一侧捕获相对速度高达30千米/秒的星际尘埃。
除携带尘埃取样装置外，“星尘号”探测器还装有彗星与星际尘埃分析仪和尘埃撞击监测仪。彗星与星际尘埃分析仪可以提供所采集粒子的实时质谱数据，并能对怀尔德－2的总体环境进行监测，它是由欧洲研制的乔托号探测器上使用的粒子撞击分析仪改进而来的。
取样完成后，“星尘号”就沿着与地球公转轨道交叉的预定路线返回。在往地球方向返回飞行途中，“星尘号”发回了72张在怀尔德－2彗星附近拍摄到的黑白照片。喷气推进实验室主任说：“这些图片展示了另一个完全不同于过去我们所了解的宇宙的其他部分，好得超过了我们最大胆的想象，它们将帮助我们更好地理解彗星的机制。这是已经拍摄到的最好的彗星照片，虽然‘星尘号’设计用来采集彗星样品，图片中的神奇细节却远远超过了我们的期望。”
2004年3月，美国首次展示了人类第一次拍摄到的彗星近距离图片。照片中的怀尔德－2像一个被咬了几口的肉丸子，表面起伏很大，有些悬崖几乎深达彗星一半。山丘和悬崖间是气体出口，喷出的气体和尘埃在它接近太阳时，成为一条长达几百万千米的彗尾。研究发现，彗尾所含物质的密度比他们预想的要稀薄得多。
2004年6月17日，美国再次将“星尘号”探测器发回的照片向外界公布。照片显示，怀尔德－2彗星表面有面积不小的平顶山地、大大小小的坑洼、小尖峰及底部平坦的峡谷等各种地形。“星尘号”首席科学家布朗利说：“我们本来认为怀尔德－2的表面应该遍布岩石冰块等，像被碎木炭末覆盖的、脏乎乎的蓬松的大雪球一样，而实际上它（彗星）的真正面目完全出乎大家的意料，这颗彗星表面的地形变化多端，简直令人难以置信。”此外，研究人员还在彗星尘埃中发现了在生命形成过程中起重要作用的一种辅酶，从而证实有可能是彗星尘埃带来的有机分子帮助地球产生生命。
现在，“星尘号”正沿预定路线返回地球，并将于2006年１月飞到地球附近。此时，装有彗星物质的返回舱将在再入地球大气层之前约3小时同探测器主体分离，其中探测器主体将通过转向机动飞过地球，返回舱则在2006年1月15日凌晨3时以12.5千米/秒的速度重返大气层，随即通过降落伞等装置减速后，缓缓地着陆于美国犹他州盐湖城东南160千米的沙漠上。
“星尘号”往返历时7年，行程将近50亿千米。虽说它所取的样本质量还不到1/1000盎司（1盎司相当于28.35克），可这是人类第一次用航天器对彗星进行取样研究。
同时，这一采样返回技术如获成功，将对今后利用航天器采集其他天体样品后再顺利返回地球有借鉴意义。“星尘号”能否满载而归，就要看“星尘号”返回舱的降落伞能否按时打开，以使舱体安全着陆。“尘埃落定”后，“星尘号”所采集的彗星微粒和星际尘埃样品将被送到美国宇航局约翰逊空间中心的行星物质管理机构进行分析。
科学家们相信，对彗星样品的深入分析将揭示彗星和太阳系早期历史的许多秘密，保存在彗星粒子中的化学和物理信息可能记录着行星和构成人类本身的物质如何形成的秘密。
拥抱彗星
只有亲吻还是不够的，2004年3月2日，欧空局发射的“罗塞塔”彗星探测器即将拥抱彗星。它将经过10年的长途跋涉进入楚留莫夫－格拉西门克彗星轨道，在此期间，2011年5月，科学家将从地球发出指令，最后一次校正“罗塞塔”的航线；然后从2011年7月开始，关闭“罗塞塔”上面的除计算机外的所有仪器，让它“冬眠”，时间持续2年半之久；2014年1月，“罗塞塔”重新启动上面的仪器，恢复与地面联系。2014年10月，“罗塞塔”到达距离楚留莫夫－格拉希门克彗星几千米的地方，进入围绕该彗星转动的轨道，于2014年11月向该彗星释放小型着陆器。这是一个100千克重的称作“菲莱”（Philae）的着陆器，它将落在彗星冰盖上并进行化学检测，对彗星进行更深入的了解。
由于楚留莫夫－格拉希门克彗星的彗核是直径4千米左右的一块岩石，体积不大，重力很小，因此，“菲莱”登陆器在它上面登陆与在火星上登陆的情况大为不同。首先，“菲莱”不用动力装置制动和安全气囊保护，因为该彗星引力太小，“菲莱”在这里就像一张纸片一样“飘落到”彗星上。它也不能用降落伞，因为彗星根本没有大气层。但是，正因为彗星引力太小，所以稍有“风吹草动”，“菲莱”就可能远离彗星，无法完成着陆；另外，还要防止当探测器在彗星表面着陆时被弹出去。为此，科学家动了脑筋，将使“菲莱”减速后缓慢自然降落，速度是1米/秒。即使是这样，仍旧像人在行走时撞上墙一样，所以着陆器有3条“腿”，在与彗核接触瞬间，3条腿可以吸收掉大部分撞击动能，起到缓冲作用。一旦同彗核接触，立即伸出一个叉钩，将自己固定在彗核表面，即让“菲莱”在着陆前射出类似鱼叉的装置，扎入彗星岩石中将“菲莱”固定在彗核上。
迫不及待撞击彗星
正当“星尘号”与“罗塞塔”彗星探测器还在途中奔波之时，价值3.3亿美元的“深度撞击”探测器按捺不住，于2005年1月12日发射升空，它在经过大约4.31亿千米的行程后，去撞击坦佩尔－１彗星。它比前两个伙伴更加勇猛，要撕开坦佩尔－１彗星的胸膛，深入进去看个究竟。
坦佩尔－1彗星于1867年4月3日由坦佩尔发现的，每5.5年绕太阳运转一周。它已经穿过太阳系100多次，2005年又是它的回归年，使它成为研究彗星外层覆盖物发展变化的最佳对象，因而美国发射“深度撞击”对其进行撞击探测。
选择这颗彗星作为探测目标，一是因该彗星距离地球比较近，飞船到达彗核的时间只需半年；二是该彗星的状态适合于本次研究目的，它不是新进入太阳系的活动型彗星，不会连续地向外喷发气体，比较容易看清彗核的外部特征,有利于研究彗核的内部结构；三是人类对其轨道特征、自转特征等运动状态了解得比较清楚。
“深度撞击”的首要科学目标是探测彗核内部与其表面之间的不同。研究彗星的科学家们相信，彗核的表面已经高度演化，由于多次接近太阳而导致其表层的冰融化，这会对彗星表面以下的物质产生巨大影响。“深度撞击”有望回答的问题之一就是，宇宙的原始物质到底埋藏在彗星内部多深的地方？
当“深度撞击”发射像“垃圾桶”一样的“铜头飞弹”时，科学家们仅有13分20秒的时间可以进行观察。它所携带的2架望远镜将监测这次撞击，同时也用“哈勃”太空望远镜、“斯皮策”太空望远镜和“钱德拉”X射线太空望远镜等一系列天文望远镜观测“深度撞击”探测器撞击彗星的壮景，观察到的结果将在互联网上公布。
该探测器重650千克，由轨道器（也叫飞越舱）和撞击舱组成。它们各自携带有仪器，用于完成不同的科学任务，并能独立地接收和发送信息。轨道器使用X波段无线电与地球和撞击舱保持通信。当撞击舱撞上彗星的小段时间内，由于探测器记录的数据急速增加，其信号将向地球各个天线传输。探测器上的初始数据将立刻被传输至地面，随后的数据将在一个星期内传输完毕。在撞击发生后，轨道器对“弹坑”和彗星内部物质的碎片同时使用光学成像和红外线频谱扫描。
它将分3步完成任务。首先是靠近坦佩尔－１彗星；接着是发射撞击器撞向彗星表面形成“弹坑”，造成彗星内部物质溢出；最后是轨道器靠近“弹坑”，收集彗星内部物质。
名叫“撞击者”的撞击舱上面布满铜钉，只有茶几大小，其材质采用铜的目的是不会在撞击后混淆彗星的组成，因为彗星的成分中不含铜元素，这样，科学家能够更容易地区别检测出彗星成分。如果一切顺利，这一重约370千克的小型撞击舱，可于2005年7月4日在轨道器接近坦佩尔－１彗星前24小时释放它。此后，轨道器将会降低速度，改变航线，在距坦佩尔－１彗星500千米以内观测撞击过程。在记录撞击过程和收集彗星内部物质样本的同时，它还会对彗核结构和组成进行分析。其主要任务是，考察撞击后10多秒内彗核的变化，对撞击过程、撞击坑的形成及坑内部成像，获取彗核及撞击坑内部的能量谱，并存储、发送图像和能谱数据，它还接收撞击器发回的数据。在此过程中，其高增益天线向地球发回近实时图像。
按计划，“撞击者”在脱离轨道器后，将实施独自操作，通过自身导航和动力装置撞向彗星，其上的相机此时开始运行，在撞向彗星彗核的前2秒，拍下绝无仅有的最近距离彗核的照片。由于“撞击者”自身重量并不大，因此，在撞向彗星后几乎不会改变彗星的运行轨道。
随后，彗星将从轨道器头顶飞过。此时，轨道器调转角度从后面继续对彗核进行跟踪分析。其保护盾将保护其免遭彗尾破坏。当彗星远离后，轨道器则大功告成，将记录的数据传输回地球。按照计划，假如轨道器还能工作，它还将继续飞向另一颗彗星，执行下一项探测任务。
“深度撞击”面临的最大挑战是在距离坦佩尔－１彗星8.64×105米远，以3.7万千米/小时的高速撞击到直径不到6千米的彗核，而且该区域必须被太阳照射，以便科学仪器能对撞击过程及结果进行拍照。轨道器对彗核的观测时间在10分钟以上，能对撞击彗核、陨击坑的发展和陨击坑里面成像，并获得彗核及陨击坑内部的光谱信息。
为此，“撞击者”携带了一台名叫“撞击者目标遥感器”（ITS）的高精度星跟踪器。它是一个带有孔径为12厘米望远镜的目标瞄准照相机，用于在“撞击者”飞向彗星过程中的导航。在接近彗核过程中，其视轴与撞击器的速度矢量在一条直线上，以指向撞击点。
此外，在碰撞前，“撞击者”将在最近的距离（根据彗星表面尘埃的厚度来定，可能是在离彗星20～300千米之间）拍下有史以来最清楚的彗核照片，有可能是欧洲“罗塞塔”着陆器着陆彗星前所提供的分辨率最高的彗星照片。当撞击器距离彗核20千米时，照相机的分辨率大约20厘米。
由于“撞击者”和彗星之间的相对运动速度很大，两者相撞时会产生巨大的爆炸力，故而铜制探测器将被熔解蒸发，产生焰火般的绚丽景象。预计会在彗核上撞出一个大约10～15层楼深（深达30～45米）、横截面相当于一个足球场大小的大洞，直达彗核。弹起的灰尘将反射大量太阳光线，使得彗星看起来更亮。当然，若彗核是由高密度的粉末状物质组成，撞击舱有可能会“穿星而过”，或者彗星在撞击后被冲碎瓦解。撞击发生一天后，轨道器将拍摄出灰尘与弹坑的可视和红外图像。
“深度撞击”的轨道器不仅“扮演”母船的“角色”，把撞击舱送至坦佩尔－1彗星附近，而且还是目睹和记录这场空前大撞击的最近的旁观者。从2005年8月开始，由轨道器拍摄的照片及收集的数据陆续地传回地球，整个数据传输将持续1个月。2006年4月，科学家们分析完这些照片和数据后，该项目最终结束。
与以往的太空计划不同，“深度撞击”不是被动的等待和观察，而是人类历史上第一次利用太阳系中的其他天体来做的一个大“实验”。迄今为止，人类对围绕太阳转动的彗星还了解很少。科学家们认为，通过飞行器对彗星撞击使其露出彗核，能够解答天文学上和自然界中的许多问题，包括彗星和太阳系的形成，甚至生命的起源等。
虽然这次撞击会轻微改变这颗彗星的轨道，而且是在坦佩尔－1彗星运转到距离地球最近（约1.5亿千米）时进行，但不会使它威胁地球的安全，这就像让蚊子冲进一架波音747飞机。撞击器撞击彗核的相对速度是10.2千米/秒，这将使彗星的速度发生0.0001毫米/秒的变化，使彗星的近日点减少10米，轨道周期减少数远小于1秒。与此对比，当此彗星在2024年通过木星附近时，其近日点将变化3400万千米。换句话说，坦佩尔－1彗星因“深度撞击”引起的变化与彗星通过木星时产生的变化相比完全可以忽略。
相反，该计划的一个重要任务就是研究如何使彗星和流星改变方向，为地球可能遭遇小天体撞击的危险尽可能积累一些研究数据，以便将来能“转守为攻”。如果地球面临天体撞击威胁，这一实验获得的资料将非常宝贵。这次撞击不仅能首次获取大量彗核碎片，为人类探究太阳系起源提供新的线索，而且还能为地球避免与小天体相撞提供有用的数据。
如果不出意外，“深度撞击”于7月3日发射撞击舱。然后在7月4日以10.2千米／秒的速度猛烈撞击坦佩尔－１的彗核。科学家们认为，通过对彗核的撞击，将可以回答关于这些星际流浪汉的本质和组成成分等基本问题。
其间有一个有趣的小插曲：2005年5月6日，俄罗斯占星家马林娜·巴伊向法院提起诉讼，控告美国宇航局“深度撞击”计划的实施会给自己带来精神损害，同时也将“破坏整个宇宙的自然平衡”。
人们期盼着“星尘号”、“罗塞塔”和“深度撞击”为人类带来巨大的惊喜。
