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        “冥王號(hào)”成功采樣“貝努”

        2020-12-18 12:08:14蘭順正
        太空探索 2020年12期
        關(guān)鍵詞:冥王美國(guó)宇航局夜鶯

        文/ 蘭順正

        美國(guó)東部時(shí)間2020年10月20日18時(shí)12分,美國(guó)宇航局發(fā)射的“冥王號(hào)”(OSIRIS-REx)探測(cè)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(guó)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(hào)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(cè)的最小號(hào)天體,其軌道位于地球和火星之間,近日點(diǎn)在地球公轉(zhuǎn)軌道以內(nèi),目前距離地球約3.2億公里??茖W(xué)界認(rèn)為,小行星自太陽系生成之初構(gòu)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(jī)化合物,可能富含有價(jià)值的資源和貴金屬。因此研究“貝努”將增加人類對(duì)行星形成及地球生命起源的了解,為將來進(jìn)一步探索太陽系打下基礎(chǔ)。

        “冥王號(hào)”探測(cè)器英文全名為“起源、光譜釋義、資源識(shí)別與安全-風(fēng)化層探測(cè)器”,于2016年9月發(fā)射升空,是美國(guó)首個(gè)小行星取樣任務(wù),該探測(cè)器在2018年12月抵達(dá)“貝努”小行星,開始近兩年的繞行,首要任務(wù)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(hào)”準(zhǔn)備在“貝努”表面采樣

        ▲ 2020年8月11日,“冥王號(hào)”進(jìn)行第二次采樣演習(xí)

        ▲ “夜鶯”采樣區(qū)

        為實(shí)施這次采樣行動(dòng),“冥王號(hào)”自2018年起一直在繞“貝努”做軌道運(yùn)行,對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)研究,以搜尋最佳采樣地點(diǎn),“冥王號(hào)”為此開展了多次額外的近距離飛越觀測(cè)。最后地面團(tuán)隊(duì)在去年12月將采樣地點(diǎn)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(wù)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(jī)物和含水礦物有更大的機(jī)會(huì)得以保存下來。另外那里有很多細(xì)顆粒物,容易被采樣機(jī)構(gòu)吸取。而且“夜鶯”本身形成的年代并不久遠(yuǎn),意味著“冥王號(hào)”應(yīng)能提取到最近才被翻出來的樣品。

        采樣中的“小插曲”

        據(jù)報(bào)道,整個(gè)采樣過程持續(xù)約4.5小時(shí),任務(wù)團(tuán)隊(duì)遠(yuǎn)程操作,“冥王號(hào)”自動(dòng)完成。

        由于“貝努”引力很小,因此“冥王號(hào)”無法直接降落在其表面。“冥王號(hào)”首先點(diǎn)燃推進(jìn)器,脫離繞“貝努”運(yùn)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(hào)”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(hào)”采取“一觸即走”的采樣方式:“冥王號(hào)”噴出加壓氮?dú)獯灯稹柏惻北砻娴膲m土和小卵石,使這些進(jìn)入探測(cè)器長(zhǎng)達(dá)3.35米機(jī)械臂末端的樣品收集器,整個(gè)接觸時(shí)間僅數(shù)秒。

        美國(guó)宇航局的科學(xué)家估計(jì),機(jī)械臂掘進(jìn)“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(wù)后,“冥王號(hào)”點(diǎn)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(gè)“小插曲”。

        按計(jì)劃,“冥王號(hào)”此次會(huì)收集最少60克、最多2千克的樣本帶回地球,所以“冥王號(hào)”原本會(huì)在10月24日實(shí)施一個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)動(dòng)作,通過測(cè)量采樣前后轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的差異來測(cè)定樣品重量,以保證采到了至少60克的物質(zhì),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(hào)”將可能再做兩次嘗試。但在23日美國(guó)宇航局緊急召開新聞發(fā)布會(huì),稱由于在“貝努”表面采樣過多,一塊巖石卡住“冥王號(hào)”收集樣本的容器蓋子,導(dǎo)致容器無法閉合,一些碎石樣本泄漏到太空。為此美國(guó)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(jìn)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(cè)器成功在小行星上進(jìn)行了取樣,“隼鳥1號(hào)”已經(jīng)第一個(gè)將小行星樣本帶回地球,“隼鳥2號(hào)”預(yù)計(jì)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(hào)”將于2023年9月從地球近旁飛過時(shí)把樣本艙彈出送回地球,如果成功的話,“冥王號(hào)”不但將與日本的“隼鳥”系列探測(cè)器一起載入小行星探索史冊(cè),而且還會(huì)成為自阿波羅任務(wù)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(wù)。

        另外,“貝努”雖然體積很小,卻已被自動(dòng)化監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)近地天體系統(tǒng)列為撞擊地球最高危的潛在危險(xiǎn)小天體,預(yù)測(cè)其在2175-2199年期間撞擊地球的幾率為1/2700。所以此次對(duì)于“貝努”的探測(cè)除了有助于驗(yàn)證太陽系形成理論,以及探究小行星與地球生命形成的關(guān)系外,科學(xué)家也希望通過研究“貝努”找到更多對(duì)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(chǔ)上研究如何保護(hù)地球免受撞擊危險(xiǎn),這對(duì)于人類未來免受“滅頂之災(zāi)”顯得非常重要?!?/p>

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