NASA探測器OSIRIS-REX準備從小行星Bennu上獲取樣本的藝術渲染圖
騰訊科技訊 美國當地時間10月20日，美國宇航局（NASA）探測器OSIRIS-REX將執行一項具有裡程碑意義的任務，即從距離地球3億多公裡遠的小行星上抓取史上最大的巖石樣本，並最終將其送返地球，以供科學家們在實驗室中進行研究。
OSIRIS-REX於2016年9月發射升空，花了兩年時間前往名為Bennu、體積比美國帝國大廈還要大的小行星。自2018年抵達以來，這艘探測器始終在圍繞小行星旋轉，並對其進行極其詳細的測繪，以期找到合適的地點來採集樣本。
這是NASA首次從小行星上採集樣本並將其帶回地球計劃的一部分。現在，經過多年的計劃和演練，OSIRIS-REX團隊終於準備好了抓住部分小行星巖石。這艘探測器將伸出一個細長的機械臂，輕輕地拍打Bennu的表面，並將少量物質帶回探測器內部。
將小行星上的原始物質樣本帶回地球，就像給科學家提供了一張太陽系的嬰兒照片。研究人員認為，自從太陽系的行星誕生以來，小行星相對保持不變。通過用實驗室設備研究這些樣本，他們可以更多地了解太陽系誕生時存在的物質。
但是，如果OSIRIS-REX不能完成其最重要的任務，這一切都不可能發生，這就是為何其採集任務對整個團隊來說如此重要的原因。由於目前向OSIRIS-REX發出信號需要長達18分鐘的延遲時間，因此探測器必須自己執行所有操作。
洛克希德·馬丁公司OSIRIS-Rex的任務支持經理桑迪·弗洛因德(Sandy Freund)說：「我們真的必須放手。這艘探測器必須是自動駕駛的，並且能夠自己處理所有事情。」
從OSIRIS-REX的角度觀測到的小行星Bennu
收集這個樣本是一個微妙的操作過程。在過去的幾年裡，這需要大量的額外準備和工作。那是因為Bennu原來是個非常令人驚訝的天體。OSIRIS-REX發射前由多臺望遠鏡收集的數據顯示，Bennu的表面看起來像海灘一樣，充滿了許多易於收集的細小顆粒。工程師們在設計探測器及其導航軟體時，就將這種小行星作為最理想的樣本採集目標。
隨後，OSIRIS-REX抵達Bennu幅近，並拍攝了這顆小行星的第一張近距離特寫照片。弗洛因德說：「當我們看到Bennu的表面時，我們就知道，我們將不得不改變我們的方法。」Bennu比大家想像的要粗糙得多，巖石體積也比大家想像的要大得多，表面點綴著如同建築物大小的巨石。多巖石的地形可能很難導航，如果探測器接觸到特別大的巨石，可能會傾覆並偏離航線。
然而，團隊已經為在Bennu任務突然出現意想不到的情況時做好準備。亞利桑那大學OSIRIS-Rex任務的首席研究員但丁·勞雷塔(Dante Lauretta)稱：「在開發過程中，我放了Bennu的形狀模型，我說：『這就是我們設計的目的地』，然後我在它旁邊打了一個大大的問號，說『這就是我們要得到的』，我們知道有些事情會讓我們大吃一驚。」
Bennu表面布滿超大巖石意味著，OSIRIS-REX團隊不得不在他們的太空飛行器上添加些額外的軟體。他們延長了任務時間，並花了額外的時間創建Bennu表面的3D地圖，構建了位於小行星上的所有巖石、巨石和凸起的目錄。當探測器接近Bennu時，它將嚴重依賴這個目錄作為參考指南來抓取樣品。
勞雷塔表示：「探測器拍攝了照片，並將它們與目錄進行比較，它會注意到：『我原以為這塊石頭會在這裡，但實際上它向西移動了一米。這意味著原定計劃需要改變。』」在這種情況下，OSIRIS-REX將相應地調整其位置和速度，這樣的系統可以讓太空飛行器在進行最終樣品抓取時更加精確。
Bennu上的南丁格爾隕石坑，OSIRIS-REX探測器看起來似乎很小
研究人員還賦予了OSIRIS-REX自己的方法，如果情況變得危險，可以中止樣本採集程序。這艘探測器上的3D地圖中包括一張所謂的「危險地圖」，當OSIRIS-REX接近小行星時，它會精確指出所有可能給探測器帶來問題的巨石和巖石。如果OSIRIS-REX認為自己正在接近這些危險之一，它可以自行決定停止採樣過程，並加速離開小行星。
裝備了這些工具，OSIRIS-REX探測器幾乎準備好從Bennu的目標地點，即一個名為南丁格爾的大隕石坑抓取樣本。這個隕石坑中充滿了大量的巨石和鋸齒狀的巖石，這可能會破壞任務。但研究小組願意冒這個險，因為他們認為這一地區可能是在Bennu上尋找水和有機材料的最佳地點。事實上，最近對該區域的一項研究發現，與生物生命相關的碳分子很可能潛伏在隕石坑中。這並不意味著Bennu上存在生命，但它可能意味著生命的基石可能存在於這顆小行星上。畢竟當太陽系剛剛誕生的時候，它們也就在附近。
今年，OSIRIS-REX團隊進行了兩次演練，讓探測器接近Bennu的表面，就像它即將抓取樣本一樣。在第二次演練時，OSIRIS-REX距離小行星只有40米左右。在美國東部時間20日下午6點12分，這艘探測器將執行樣本採集任務，用它的機械臂一直延伸到小行星表面。作為計劃的一部分，機械臂末端的一個圓柱形裝置將輕拍南丁格爾隕石坑上的一個小點，持續5秒鐘，並釋放出一股氮氣。這應該會將幾塊巖石推入圓柱體中，而圓柱體最終將被收回OSIRIS-REX內部。
如果由於某種原因，OSIRIS-Rex經歷了整個過程而沒有成功抓取樣本，任務團隊當然可以再試一次。如果有必要，他們有足夠的燃料在Bennu附近待到明年5月份。唯一的限制因素是探測器上攜帶的氮氣數量。OSIRIS-REX上只有三瓶氮氣，每次取樣都會釋放一整瓶氮氣。因此，在現實中，OSIRIS-REX只能嘗試三次樣本採集行動。弗洛伊德說：「除非我們接觸到小行星表面，否則我們不會打開瓶子。」
也有可能OSIRIS-REX會接近並決定因為某塊危險的巖石而中止任務。如果發生這種情況，並且沒有釋放氮氣，那麼研究小組仍然可以選擇進行三次完整的採樣嘗試。然而，問題是，他們可能需要選擇另一個地點來在這顆小行星上採樣。在發生危險的情況下，OSIRIS-REX探測器將需要啟動推進器來遠離小行星，儘管這可能會讓事情變得有點兒混亂。
亞利桑那大學OSIRIS-Rex任務的首席研究員但丁·勞雷塔(Dante Lauretta)說：「屆時機械臂可能會將某些東西推來推去，這就需要改變地點。」這將使團隊為南丁格爾隕石坑採集任務而繪製的地圖完全無效。不過，工程師們有多個備份採樣地點。如果南丁格爾隕石坑的嘗試失敗，他們會轉移到名為Osprey的地方，那裡實際上沒有第一個目標那麼顛簸。如果Osprey的採集也失敗，還有其他地方可以試試。
但是，如果樣本採集成功，那麼OSIRIS-REX團隊就可以從小行星上帶回有史以來最大的巖石樣本。日本的兩艘探測器Hayabusa和Hayabusa 2以前也從小行星上採集過樣本，但數量太少。第一艘探測器帶回的巖石樣本不到1毫克，而第二艘目前正在返回地球的途中，可能會帶回大約100毫克的樣本。Osiris-Rex將試圖從Bennu獲得多達60克的樣本，而這艘探測器原本有能力抓取多達2公斤的重量。
根據OSIRIS-REX帶來的驚喜有多大，任務團隊可能會決定是否進行第二次嘗試，以獲得更多的樣本。但如果他們確定已經獲得了多達60克的樣本，那麼他們就會開始準備返航，並計劃在3月份離開Bennu。這將開始為期兩年的返回地球之旅做準備，樣本將於2023年9月空降到猶他州沙漠。（騰訊科技審校/金鹿）