飛行20億公裡 美小行星取樣返回探測器抵達目標

2020-11-24 cnBeta

北京時間2018年12月6日消息，經過兩年多飛行，行程超過20億公裡之後，2016年9月份發射，執行美國歷史上第一次小行星表面取樣返回任務的「OSIRIS-Rex」探測器終於抵達它此行的目的地——101955號小行星「貝努」（Bennu），並傳回了這顆小天體令人驚嘆的近距離圖像。

這張動圖展示的是OSIRIS-Rex探測器拍攝的一系列畫面。拍攝時飛船距離「貝努」大約80公裡，畫面展示了「貝努」完成一整圈自轉的過程。

這裡展示的是從2018年8月17日~11月27日之間，由OSIRIS-Rex探測器拍攝的一系列畫面，可以看到「貝努」越來越近，越來越清晰

示意圖：正準備使用取樣機械臂在小行星表面進行取樣的OSIRIS-Rex探測器

此後，OSIRIS-Rex探測器將花費大約1年時間，使用其5臺科學設備對這顆小天體進行考察，並選擇一個安全且科學上最有價值的地點進行採樣，並在2023年將樣本送回地球，之後這些樣本將會被送到美國宇航局詹森航天中心用於展覽和研究。

OSIRIS-Rex是美國首次小行星取樣返回任務，預計也將是阿波羅時代之後，人類從太空取回的最大數量樣本。小行星蘊藏著太陽系極早期構建物質的線索，可以幫助我們更好理解45億年前太陽系形成早期的情況。科學家們猜想，地球上的水和有機物的起源可能就與早期小行星的撞擊有關。

從一個已知來源地取回一份未受汙染的小行星樣本極有利於開展精密分析，從而革新我們對於早期太陽系的認識，這是飛船攜帶設備在當地進行分析，或者在地球上研究隕石都不能代替的。

最後，OSIRIS-Rex將提供有關近地空間風險和資源的更深入理解，也將是我們在推進對太陽系小行星和其他小天體研究方面取得的重要進展。

為何選擇「貝努」小行星？

近地小行星101955 Bennu是OSIRIS-Rex的目標；這顆小天體於1999年9月11日，由「林肯實驗室近地小行星研究」（LINEAR）巡天計劃發現。

「貝努」（Bennu）這個名字，是由一場國際學生取名競賽中，由三年級學生Michael Puzio提出來的名字。這是古埃及神話中一位象徵「重生」的神明，其外在形象是一隻鷺。所以基本上說，「貝努」是一隻古埃及神話裡的「不死鳥」。有意思的是，此前日本執行的，同樣進行小行星取樣返回的任務也是以鳥的名字命名的，他們的探測器叫做「隼鳥」（HAYABUSA）。

「貝努」是所有尚未被探測器造訪過的近地小行星中，被研究最徹底的一顆，被雷達，可見光和紅外觀進行了詳細觀測，這是一顆「潛在威脅小行星」（PHAs），大約每隔6年會接近地球，可以運行到非常接近地球的位置上。

這顆「太空大石塊」非常小，整體外觀大致呈球形，赤道略鼓，直徑只有大約492米；軌道周期大約1.2年；距離太陽的近日點大約1.34億公裡，遠日點大約2.03億公裡；與地球之間最近44.88萬公裡，最遠3.44億公裡，質量估計大約7760萬噸，自轉周期，也就是「貝努」上的一天長度大約是4.288小時；

那麼，看上去這麼不起眼的一顆小行星，為什麼NASA的科學家們會看中它？

主要的原因有以下幾條：

1、探測器的易達性

近地小天體（NEOs）一般是指軌道運行到距離太陽1.93億公裡（1.3AU）範圍內的小天體。對於類似OSIRIS-Rex這樣的取樣返回項目，最容易抵達的小行星的軌道應該運行在距離太陽0.8~1.6個AU之間。另外目標小天體的軌道偏心率和傾角也應該要儘量小，最好和地球軌道同一平面。「貝努」符合這一條件，其近日點0.9AU，遠日點1.4AU，傾角只有6度；

2、便於靠近與取樣

直徑較小的小行星一般自轉都會比直徑稍大的那些更快。當一個天體直徑小於200米時，小行星的自轉速度可以快到期地表的一些物質會被拋射出去。另外，飛船要想與一顆快速自轉的小行星保持同步且在近距離上開展工作會比較困難。因此目標小天體最好直徑大於200米，這樣才能讓飛船安全接近並進行採樣。

貝努直徑大約492米，自轉一圈（也就是一天）大約是4個小時，這對OSIRIS-Rex執行任務來說足夠慢了；

3、富碳成分

根據望遠鏡觀測並推斷得到的化學成分差異，小行星有不同分類。其中最原始的小行星富碳，一般認為其在過去45億年間沒有經歷大的變化。這些小行星可能含有揮發分以及有機物分子，如胺基酸，這些物質可能對地球早期生命誕生發揮了作用，也是評估太陽系其他地方存在生命潛力的重要參考。

望遠鏡觀測顯示貝努的表面的確富碳。天文學家將其歸入「B型小行星」，意思是其成分與「碳質球粒隕石」相似，這類隕石顧名思義，同樣富碳。

滿足以上可達性，大小和成分要求的候選小行星並不多，因此貝努便成為OSIRIS-Rex項目的理想目標。

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