文/ 蘭順正

美國東部時間2020年10月20日18時12分，美國宇航局發(fā)射的“冥王號”（OSIRIS-REx）探測器以每秒10厘米的緩慢速度，成功降落在近地小行星“貝努”的表面并采集樣本，這也是美國首次采集到小行星樣本。

尋找太陽系起源線索

▲ 小行星“貝努”

“貝努”小行星編號為101955，其名稱來源于古埃及神話中的不死鳥，有45億年歷史?！柏惻敝挥?10米寬，由一些破碎的巨石組成，這是迄今為止人類所有航天器探測的最小號天體，其軌道位于地球和火星之間，近日點在地球公轉軌道以內，目前距離地球約3.2億公里?？茖W界認為，小行星自太陽系生成之初構成元素就比較穩(wěn)定，類似“貝努”的小行星可能曾為地球提供水和有機化合物，可能富含有價值的資源和貴金屬。因此研究“貝努”將增加人類對行星形成及地球生命起源的了解，為將來進一步探索太陽系打下基礎。

“冥王號”探測器英文全名為“起源、光譜釋義、資源識別與安全-風化層探測器”，于2016年9月發(fā)射升空，是美國首個小行星取樣任務，該探測器在2018年12月抵達“貝努”小行星，開始近兩年的繞行，首要任務就是采集樣本，尋找太陽系形成乃至生命起源的線索。

▲ “冥王號”準備在“貝努”表面采樣

▲ 2020年8月11日，“冥王號”進行第二次采樣演習

▲ “夜鶯”采樣區(qū)

為實施這次采樣行動，“冥王號”自2018年起一直在繞“貝努”做軌道運行，對其進行詳細研究，以搜尋最佳采樣地點，“冥王號”為此開展了多次額外的近距離飛越觀測。最后地面團隊在去年12月將采樣地點確定為位于“貝努”的北半球一處直徑16米名為“夜鶯”的隕石坑。按照任務首席專家勞雷塔的解釋，“夜鶯”地處高緯度，能避開更靠近赤道位置的大晝夜溫差，從而讓有機物和含水礦物有更大的機會得以保存下來。另外那里有很多細顆粒物，容易被采樣機構吸取。而且“夜鶯”本身形成的年代并不久遠，意味著“冥王號”應能提取到最近才被翻出來的樣品。

采樣中的“小插曲”

據(jù)報道，整個采樣過程持續(xù)約4.5小時，任務團隊遠程操作，“冥王號”自動完成。

由于“貝努”引力很小，因此“冥王號”無法直接降落在其表面?！摆ね跆枴笔紫赛c燃推進器，脫離繞“貝努”運行軌道，緩緩靠近“貝努”表面。在下降過程中，太陽能電池板在“冥王號”上方以Y字形翼狀展開，以避免接觸到“貝努”表面。隨后，“冥王號”采取“一觸即走”的采樣方式：“冥王號”噴出加壓氮氣吹起“貝努”表面的塵土和小卵石，使這些進入探測器長達3.35米機械臂末端的樣品收集器，整個接觸時間僅數(shù)秒。

美國宇航局的科學家估計，機械臂掘進“貝努”粗糙、易碎表面48厘米深，采集了大約400克樣本。在完成采樣任務后，“冥王號”點燃助推器飛離小行星至安全距離。不過隨后又出現(xiàn)了一個“小插曲”。

按計劃，“冥王號”此次會收集最少60克、最多2千克的樣本帶回地球，所以“冥王號”原本會在10月24日實施一個緩慢旋轉動作，通過測量采樣前后轉動慣量的差異來測定樣品重量，以保證采到了至少60克的物質，且能將其存放好。若未采到樣品或是采樣數(shù)量不夠，“冥王號”將可能再做兩次嘗試。但在23日美國宇航局緊急召開新聞發(fā)布會，稱由于在“貝努”表面采樣過多，一塊巖石卡住“冥王號”收集樣本的容器蓋子，導致容器無法閉合，一些碎石樣本泄漏到太空。為此美國宇航局取消了原定樣本稱重環(huán)節(jié)，下令樣本容器盡快進入返回艙。

取樣潛在意義大

到目前為止，只有日本的“隼鳥”系列探測器成功在小行星上進行了取樣，“隼鳥1號”已經第一個將小行星樣本帶回地球，“隼鳥2號”預計在2020年12月6日攜帶從小行星“龍宮”上采集的樣本返回地球。而“冥王號”將于2023年9月從地球近旁飛過時把樣本艙彈出送回地球，如果成功的話，“冥王號”不但將與日本的“隼鳥”系列探測器一起載入小行星探索史冊，而且還會成為自阿波羅任務帶回月球樣本以來，人類從太空帶回樣本量最大的采樣任務。

另外，“貝努”雖然體積很小，卻已被自動化監(jiān)測危險近地天體系統(tǒng)列為撞擊地球最高危的潛在危險小天體，預測其在2175－2199年期間撞擊地球的幾率為1/2700。所以此次對于“貝努”的探測除了有助于驗證太陽系形成理論，以及探究小行星與地球生命形成的關系外，科學家也希望通過研究“貝努”找到更多對地球具有潛在威脅的小行星，了解它們的軌道和物理特征，在此基礎上研究如何保護地球免受撞擊危險，這對于人類未來免受“滅頂之災”顯得非常重要?！?/p>