快來了解一下「冥王號」登陸小行星取樣吧

北京時間2020年10月21日凌晨6點12分,美國宇航局(NASA)發射的OSIRIS-REx(冥王號)探測器,在離開地球四年之後,首次在距離地球超過3.2億公里的小行星Bennu(貝努)上短暫着陸,並採用了「即取即走」(Touch and Go)的方式採集了一些樣品。預計採集到的樣品至少有60克,是阿波羅登月計劃以來人類從外太空一次性採集樣品最多的一次。

目前,冥王號實時傳回的數據表明,它的觸碰式樣品採集設備(TAGSAM)成功接觸了小行星的表面,並發射了一股氮氣,這股氮氣攪動了貝努表面的灰塵和礫石,其中有一些應該已經進入了樣品採集裝置中。冥王號的工程師還確認,航天器與小行星表面接觸後不久,便啟動推進器並安全地撤離了貝努。位於華盛頓的NASA總部行星科學部主任Lori Glaze說:「這次采樣具有重要的歷史意義。冥王號已經達到了很多個里程碑,這次我們安全、成功地接觸了貝努的表面,這進一步體現了人類探索太陽系奧秘的決心。」

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該圖片於10月20日在OSIRIS-REx任務的即取即拍(TAG)采樣活動中捕獲,顯示了NASA航天器降落在小行星Bennu表面上前後的SamCam成像儀的視野。

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冥王號探測器正在接近小行星貝努表面的過程中

現在,冥王號團隊已經開始評估航天器是否成功收集到了物質,以及採集到了多少。冥王號的目標為至少採集60克樣品,大致相當於一顆棒棒糖。如果樣品量已經足夠,任務團隊將引導探測器小心地保存好這些珍貴的樣品,並於2021年3月開始返回地球。如果採集到的樣品不夠,他們准備再明年一月份再進行一次采樣。這個確認過程大約將花費一周的時間。

冥王號的工程師和科學家將使用多種技術來遠程識別和測量樣品。首先,他們將比較着陸地點在采樣之前和之後的照片,了解有小行星表面有多少物質因氣體爆炸而發生了移動。為了存儲樣本,工程師將命令機械臂將樣本收集器頭放入位於飛船的樣本返回艙(SRC)中。然後,機械臂會縮回到航天器的側面,返回艙關閉,探測器將開始為2021年3月從貝努出發返回地球而做准備,此時將會是貝努小行星下一次距離地球最近、返回最省油的時間。探測器計劃於2023年9月在美國猶他州的沙漠中着陸。

冥王號是什麼?

冥王號的全稱是Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer(OSIRIS-REx),它是NASA發射的一個小行星探測器,目的是前往近地小行星貝努,並將少量樣本帶回地球進行研究。這個探測器是2016年9月8日從美國卡納維拉爾角基地發射的。按照計劃,它在2018年到達本努,並在2023年將樣本帶回地球。這是美國發射的首個從小行星採集樣本並帶回地球的任務,是NASA新疆界計劃的第三項任務。第一項為2006年1月19日發射的「新視野」號冥王星探測器,第二項為2011年8月5日發射的「朱諾」號木星探測器。

為什麼冥王號要去貝努采樣本?

貝努是一顆直徑約500米的近地小行星,編號1999 RQ36。它屬於碳質小行星,其組成成分並未經歷過劇烈的變化,這意味着它表面和內部的物質都是太陽系誕生時產生的。研究像貝努這樣的小行星,可以使科學家洞悉早期的太陽系,包括地球的形成方式,以及生命起源的問題。由於貝努非常古老,年齡超過了45億年,它的組成成分很可能包含了生命最初在地球上形成時的物質。地球上所有的生命形式都是基於碳原子鏈以及氧、氫、氮等元素結合在一起的分子產生的。但是,科學家希望從貝努的樣本中找到不屬於傳統生物學的有機物,這將會幫助科學家進一步認識含碳小行星在地球生命起源中所起的作用。

與地球的地殼中含有的物質相比,小行星貝努可能富含鉑和金這兩種化學元素。大多數小行星並不是完全由固體金屬組,但許多小行星確實包含具有使用價值的元素,這些物質在未來有希望進入到人類工業中,替代部分寶貴的資源。詳細研究貝努小行星,有助於回答小行星開采是否可行這個問題。

另一方面,雖然現階段大多數人將注意力集中在稀有的金屬元素上,但是水可能也是小行星貝努另一個重要的資源。水可用解決宇航員的飲用和生活所需,也可以分解成氫和氧,滿足呼吸所需或者火箭的燃料。鑒於將水等必需品運送到太空的成本極其高昂,如果宇航員可以從小行星中提取水來滿足生活和燃料所需,那麼人類進軍外太空的難度將大大降低。

對地球有潛在危險嗎?

NASA行星防禦協調辦公室一直在持續追蹤近地天體(NEO),尤其是像貝努這樣的會進入距離地球750萬公里范圍內的天體,它們被歸類為對人類具有潛在威脅的天體。在2175年和2199年之間,小行星貝努撞擊地球的幾率約為2700分之一。

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 小行星貝努的這張照片圖像由冥王號探測器於2018年12月2日在距離小行星表面24公里的地方拍攝的12張照片拼接而成。

冥王號探測器花了兩年時間圍繞着貝努飛行,並對這顆小行星進行了詳細的勘測。科學家注意到,這個小小的世界與他們所預想的並不完全相同。冥王號團隊希望在小行星表面找到一些理想的沙地進行采樣,但事實證明,貝努是一個典型的「瓦礫堆」型的小行星,其表面崎嶇不平,巨石遍布。冥王號在設計之初是為了在平坦、均勻的表面着陸,但貝努表面的岩石太多,因此很難找到合適的落腳點。幸運的是,冥王號的導航功能極為出色,最終工程師們選擇了一個名為「夜鶯 」的着陸點,並採取了一定的機動,終於進行了采樣。這個地點很小,只有幾個停車位那麼大。

目前人類從小行星上開展的采樣活動屈指可數。日本的隼鳥號(Hayabusa)探測器成功地從一顆名為「絲川(Itokawa)」的小行星上取樣並返回,而隼鳥2號從小行星「龍宮」上採集了大量的樣本,目前正在返回地球的路上。如果冥王號采樣成功,那麼它就和日本的隼鳥號(Hayabusa)和隼鳥2號探測器一起載入小行星探索的史冊。

來源:cnBeta