□□根據(jù)2011年7月28日的報道，天文學家研究發(fā)現(xiàn)一顆小行星藏在地球繞日軌道上，它已陪伴著地球渡過了至少幾千年的時光。這種小行星被稱作“特洛伊小行星”，盡管其與地球距離比地月遠得多，但由于軌道相近，它是最適合航天員探索的地方之一。美國航空航天局（NASA）在未來15年內(nèi)很有可能對其進行研究甚至開發(fā)。研究者還認為，如果能夠發(fā)現(xiàn)更多的“特洛伊小行星”，航天員能在這些小行星上尋找地球匱乏的貴重礦物。這一發(fā)現(xiàn)也為科學家研究太陽系開啟了全新的視野。

1 美國財政預算成為載人航天計劃的障礙

2010年4月，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布，美國將在2025年之前發(fā)射載人登陸小行星任務(wù)，但目前并未制定詳細的計劃。由于星座計劃的中止，小行星探測似乎成為航空航天局載人深空探測的唯一目標。

雖然美國航空航天局2010年10月授權(quán)法案宣布中止星座計劃，并將其資金轉(zhuǎn)到其他探索計劃，如小行星探索任務(wù)。授權(quán)法案還要求美國航空航天局在2016年之前研制并發(fā)射重型火箭，這種重型火箭應(yīng)該能搭載“獵戶座”飛船，在航天飛機和星座計劃基礎(chǔ)上發(fā)展的運載火箭是空間站后時代太空探索的關(guān)鍵。但是，目前美國白宮和國會在實現(xiàn)一次真正意義上的深空載人探測任務(wù)所需的硬件總體結(jié)構(gòu)和時間表

？問題上還沒有達成一致。

為了促成小行星探測計劃的成形，美國航空航天局探索系統(tǒng)任務(wù)部（ESMD）組建的載人探索框架研究小組（HEFT）花了將近1年時間對到達小行星、月球甚至火星所需的技術(shù)、時間表和預算進行了評估，2011年1月公布了最初評估報告。

載人探索框架研究小組的研究結(jié)果并不令人振奮。該研究小組認為，低地球軌道（LEO）以遠的探索所需的重型火箭、深空探測飛船、太空推進系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)無法在國會要求的最后期限—2016年之前或長期預算規(guī)劃之內(nèi)研制成功，美國航空航天局充其量只能在滿足性能、時間表和預算三個條件中的兩個的基礎(chǔ)上實現(xiàn)小行星探索方案。

美國航空航天局的這次保守評估是對2009年奧古斯丁委員會結(jié)論的回應(yīng)，奧古斯丁委員會的結(jié)論認為，相對靜態(tài)的資金水平和傳統(tǒng)的采購方式導致了重返月球計劃的中止。

美國參議員比爾·納爾遜和凱·貝莉·哈切森認為，美國航空航天局應(yīng)該繼續(xù)研制重型火箭和“獵戶座”飛船。納爾遜說，航空航天局必須遵循授權(quán)法案的要求，在2016年之前研制出新型火箭，并且把研制費用控制在規(guī)定的預算以內(nèi)。

很多長輩一看孩子開始吃飯了，就開始緊鑼密鼓地張羅了，以吃了多少飯作為喂養(yǎng)的第一標準，唯恐在吃上耽誤了娃的發(fā)育。甚至還有人鼓動母乳媽媽，添輔食之后就可以斷奶改吃飯了，當真是謠言害娃不淺啊。

美國計劃用2個對接在一起的“獵戶座”飛船實施載人登陸小行星

“獵戶座”飛船與月球著陸器在地球軌道對接后抵達月球概念圖，該計劃已取消

2 無人小行星探測

美國航空航天局要想具備載人登陸小行星能力，需要掌握可能登陸的小行星的更多信息。到目前為止，只有2個探測器對小行星進行過詳細考察，其一是美國“近地小行星交會-舒梅克”（NEARShoemaker）探測器，它于2001年在小行星愛神（小行星433）上著陸；其二是日本隼鳥號探測器（Hayabusa），它于2010年6月從小行星絲川（Itokawa，即小行星25143）表面帶回微量樣本。

即將為人類提供新的小行星數(shù)據(jù)的探測器是美國黎明號（Dawn），由離子推進器驅(qū)動的黎明號探測器在2011年夏季拜訪2顆處于火星與木星之間小行星帶中的大的原行星。2011年8月，黎明號探測器進入環(huán)繞灶神星（小行星4）的軌道，繪制其表面的詳細地圖；然后在2015年2月與最大的小行星—谷神星（小行星1）會合；如果任務(wù)順利，它將再考察智神星。研究古老的小行星有助于了解太陽系起源。

580km長的灶神星是1顆被熔巖流覆蓋的干燥、表面分化的天體，其礦物成分存在很大變化，這表明該小行星的內(nèi)層曾經(jīng)暴露在外；在灶神星的南極區(qū)域有1個直徑460km的隕石坑，明顯因撞擊產(chǎn)生，這次撞擊產(chǎn)生的碎片可能以一次性熔化的火成巖隕石（即HED無球粒隕石）的形式到達地球。黎明號探測器對灶神星的在軌測量將有助于研究產(chǎn)生這些火山巖漿聚合物的火山的熱源和類型。

谷神星長度大約980km，它與太陽的距離比灶神星遠一些，而且與灶神星有完全不同的風貌。通過光譜觀測顯示，谷神星的表面是含水的黏土，它的北極可能有一個冰帽，科學家估計，這是在45億年前谷神星形成過程中留下的。

類似谷神星和灶神星這樣的近地小行星距離太陽小于1.3個天文單位，它們是無人深空探測和載人深空探測的潛在目標。美國航空航天局科學任務(wù)部和探索系統(tǒng)任務(wù)部在未來10年將繼續(xù)實施近地小行星探測任務(wù)，獲得小行星的詳細知識，如它們各不相同的特性、組成成分和起源。美國航空航天局正在研制“奧西里斯”（OSIRIS）風化層探測者探測器，其任務(wù)是從富含不穩(wěn)定物質(zhì)的近地小行星1999 RQ36上采集150g樣本并帶回地球。日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)的隼鳥－2也將進行小行星采樣返回。

“近地小行星交會-舒梅克”探測器在軌飛行示意圖

此外，美國航空航天局新的近地小行星探測任務(wù)“埃莫”（Amor）目前處于概念研究階段，該項目屬于發(fā)現(xiàn)計劃中的一項任務(wù)，是美國航空航天局太陽系科學探索的優(yōu)先項目，該項目的主要任務(wù)是對未來載人小行星探測計劃提供至關(guān)重要的實地考察數(shù)據(jù)。

“埃莫”探測器將與1個由3顆小行星組成的小行星系統(tǒng)進行交會、著陸和探測。這個近地小行星系統(tǒng)名為2001 SN263，其主星是1顆C型小行星（即含碳量較多），還有2顆很小的衛(wèi)星?！鞍Ｄ钡闹饕綔y目標阿爾法（主星）有2.8km長，2顆小衛(wèi)星貝塔和伽瑪?shù)拈L度分別為1.1km和0.4km，貝塔在外側(cè)，它圍繞主星阿爾法的軌道直徑30～35km。2001 SN263小衛(wèi)星系統(tǒng)圍繞太陽的橢圓軌道周期為2.8年，軌道傾角為7°，與地球的最近距離為0.06個天文單位。

黎明號探測器在軌飛行示意圖

“奧西里斯”風化層探測者探測器在軌飛行示意圖

地面設(shè)備的光譜觀測數(shù)據(jù)顯示，2001 SN263是一種C型小行星，這類小行星在小行星帶中占大多數(shù)，其上含有揮發(fā)性的有機物，這種有機物自45億年前形成以來一直處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。由于C型小行星的反射率低（5%），因此地面設(shè)備難以對它們進行詳細觀測，以往的探測器也只對它們進行過遠距離觀測?！鞍Ｄ碧綔y器則將在前所未有的近距離上研究這個神秘的C型小行星系統(tǒng)，并在其表面著陸以獲得直接的科學信息。

“埃莫”探測器采用三軸穩(wěn)定方式，由美國軌道科學公司（OSC）建造，將在2017年1月由宇宙神－5火箭發(fā)射，在經(jīng)過1次地球引力輔助和幾次小行星飛越之后，探測器將于2021年11月到達2001 SN263小行星。該探測器將對這個小行星系統(tǒng)進行8個月的詳細研究，包括高分辨率制圖、至少2次著陸等?！鞍Ｄ碧綔y器將回答以下問題：

· C型小行星的主要特征；

· C型小行星是否與原始的碳粒隕星有聯(lián)系；

· C型小行星上是否富含水和原始有機化合物；

· 由多顆小行星組成的小行星系統(tǒng)是怎樣形成的；

· 地球如何防止被C型小行星撞擊；

· C型小行星能否為未來載人探索提供資源。

在“埃莫”探測器到達2001 SN263小行星之后，它將用其攜帶的近地天體相機（NEOCam）對這個小行星系統(tǒng)的3顆小行星分別拍攝彩色照片，并分別對這3顆小行星的詳細形狀建模；之后，在主星阿爾法上選定著陸點，并在其中1顆衛(wèi)星上選擇著陸點。通過幾次接近小行星，并對著陸點進行詳細考察之后，探測器將機動進入環(huán)繞小行星的軌道，當探測器距離小行星表面大約10m時，在當?shù)氐闹亓鲎饔孟?，以很小的微重力狀態(tài)自由降落在小行星表面。

“埃莫”探測器一旦在小行星表面著陸，其上類似螺旋鉆的錨會牢牢固定在小行星表面，接著，探測器開始對小行星表面進行1周的考察。這時，探測器上用于測量主要元素組成的光譜儀、放大鏡和顯微鏡相機開始工作，探測器攜帶的機械臂達2m長，能把放大鏡和顯微鏡相機移到與小行星表面相當近的位置，以便對表面礦物質(zhì)的紋理和結(jié)構(gòu)進行亞毫米級探測。通過這些探測數(shù)據(jù)，科學家能分析出C型小行星表面與碳粒隕星之間是否存在可能的聯(lián)系；如果最終證實兩者之間存在聯(lián)系，那么人類可以利用地球上的隕星樣本來分析C型小行星的礦物學、熱演變和資源。

隼鳥－2探測器在小行星著陸采取巖石樣本的瞬間

3 載人探測小行星

未來10年，類似“埃莫”、隼鳥－2等自主探測任務(wù)的目標是考察各類近地小行星的特征，并驗證對小行星進行逼近操作、資源探查和著陸等相關(guān)技術(shù)，這一系列的探測將為航天員登陸小行星做充分的準備。星座計劃的研究和洛馬公司等企業(yè)率先提出的概念已經(jīng)為未來載人登陸小行星的早期任務(wù)勾畫出了大概輪廓。

要想具備載人登陸小行星能力，必須首先研制出重型運載火箭和飛出低地球軌道的載人飛船。在具備這些技術(shù)之后，通往深空的道路就鋪開了，根據(jù)美國的項目優(yōu)先級別，航空航天局可以搭載拜訪小行星、拉格朗日點或月球表面所需的硬件。

與持續(xù)時間只有幾個星期的月球探測任務(wù)不同，小行星任務(wù)不需要類似長期固定在月球表面的昂貴著陸器或月球基地，但是需要更多的乘員消耗品和居住空間。借鑒“國際空間站”的經(jīng)驗或運輸居住艙（TransHab）可充氣設(shè)計，在推進系統(tǒng)上會增加1個居住艙，然后在低地球軌道或拉格朗日點與乘員再入艙組裝在一起，這樣就形成了一種能夠?qū)崿F(xiàn)長達數(shù)月之久的小行星探測載人航天器。另外，近地小行星載人任務(wù)所需的燃料可能需要從軌道加油站中得到補充。

小行星載人探測任務(wù)的居住艙應(yīng)該配備足夠的消耗品、輻射防護屏、鍛煉設(shè)備及艙外航天服，并能?？啃⌒吞剿黠w船。搭載三四名航天員的小行星探測飛船從地球出發(fā)并航行數(shù)月之后，將會與預先選定的小行星交會，利用小型遙控探測器對小行星表面進行為期幾天的考察，之后，其中的2名航天員會駕駛小型探索飛船—“多任務(wù)探索飛船”（MMEV）下降到小行星表面，進行2個星期的實地探測。

運輸居住艙模型

這種“多任務(wù)探索飛船”能在小行星表面著陸，對小行星進行物理特征測量，并采集十幾千克的土壤樣本。雖然航天員能穿上艙外航天服在小行星表面進行科學考察，但是“多任務(wù)探索飛船”在機動性、活動能力、活動范圍、體力消耗、輻射防護、姿態(tài)保持等方面更具優(yōu)勢。

小行星探測飛船在完成探測任務(wù)之后，經(jīng)過數(shù)月航行回到地球軌道，航天員乘坐再入艙攜帶樣本進入大氣層返回，而與此同時，居住艙機動進入高地球軌道，在那里進行燃料補給和在軌整修。

盡管載人深空探測的初期費用很高，但是這種載人航天器能夠在地月系統(tǒng)、小行星附近，甚至在火星上重復使用。具備載人登陸火星的能力仍然是人類深空探索這條持續(xù)發(fā)展道路的重要目標?！?/p>