新浪科技訊 北京時間9月12日消息，北京時間9月9日上午7:05，美國宇航局首個小行星取樣返回器從佛羅裡達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空，開始了一段探尋太陽系早期歷史的漫漫徵程。
貝努小行星的軌道示意圖
OSIRIS-REx探測器在發射升空之後，於北京時間9月9日8:04與美國聯合發射聯盟(ULA)的宇宙神-V型火箭分離。隨後太陽能帆板成功展開，為衛星進行充電。
OSIRIS-Rex是美國宇航局「新前線項目」(New Frontiers Program)中規劃的第三顆探測器。此前兩大同樣隸屬於該項目之下的探測任務分別是2006年發射升空，飛往冥王星以及外太陽系的「新視野」號(New Horizons)探測器，以及2011年升空，飛往木星的「朱諾」(Juno)號探測器。
OSIRIS-REx探測器首席科學家，來自美國亞利桑那大學圖森分校的丹特·勞瑞塔(Dante Lauretta)表示：「隨著今天的成功發射，OSIRIS-Rex飛船開始了它探測貝努小行星的旅程。」他說：「我為將這一切變為現實的團隊感到無比驕傲，我急切期待著我們將在貝努小行星探測中將會取得的發現。」
探測器發射
美國宇航局局長查爾斯·博爾頓也在成功發射後的講話中表示：「今天，我們在此慶祝關鍵性的裡程碑，為這一偉大的項目，也為我們的團隊。」他說：「我們對於這一項目未來將能夠為我們帶來的有關早期太陽系歷史的相關知識感到興奮，我們也慶賀這更為廣泛的科學進步，它正幫助我們作出發現並達成目標，有些在過去可能都屬於科幻的範疇，但在今天卻已經成為真正的現實。」
這艘探測器的名字是什麼意思？
這艘探測器全名為「起源、光譜解譯、資源識別、安全性與表土風化層探測器」( The Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer)，英文縮寫為「OSIRIS-REx」。這個名字將西方航天界為探測器取名時的典型做法演繹地淋漓盡致。簡單來說，與我們國家為探測器取一個有寓意的名字相似，西方也希望探測器的名字帶有某種象徵意義。從我國的案例來說，前不久中國科學院空間科學戰略性先導科技專項中首批立項研製的四顆科學實驗衛星之一，由南京紫金山天文臺主導的我國首顆暗物質探測器被取名「悟空」，就寄寓了科研人員們希望藉助「悟空」的火眼金睛，洞察暗物質本質的希望。而我國的探月衛星叫做「嫦娥」，則是寄寓我國古代嫦娥奔月的美好傳說。
而由於英語是由多個字母構成的，希望科學界在為探測器取名時，除了考慮最後的名字具有一定的寓意之外，往往還喜歡追求讓它英文名字的每個字母都能對應每個體現探測器科學目標的英文單詞縮寫。在如此苛刻的雙重要求下，往往就會出現極為刻意，非常「痛苦」而拗口的「湊詞」做法，此次OSIRIS-Rex在這方面不可謂不典型。
OSIRIS這個名字本身發音「奧西裡斯」，這是古代埃及神話中的「九神」(Great Ennead) 之一。根據神話傳說，「奧西裡斯」曾在古埃及的尼羅河三角洲地區傳播農業知識，從而為這個古老的世界帶來生命。與之類似，OSIRIS-Rex項目計劃從一顆小行星地表進行取樣返回，科學家們認為小行星上的有機物質可能為早期地球帶來了生命的種子。當然，在古埃及神話中，「奧西裡斯」 還是復活之神，他是文明的賜予者，冥界之王，執行人死後是否可得到永生的審判官。這一層含義寓意著較大型的小行星撞擊地球可能給地球造成的巨大破壞作用。據此，國內很多譯者將這艘飛船的中文名譯為「冥王」。
與此同時，正如前面所看到的那樣，這個名字中的每個字母都對應著一個英文單詞的縮寫，表明了此次項目的各項主要科學目標，包括對小行星「貝努」(Bennu)進行3D雷射成像，從這顆小行星的地表進行取樣並將這些樣本送回地球等等。
它具體要達到哪些科學目標？
這一點其實仍然可以從這艘飛船的名字入手。OSIRIS-Rex這個名字本身就已經說明了這艘飛船的主要科學目標。這背後其實還有故事：當該項目最初立項時，項目的首席科學家丹特·勞瑞塔(Dante Lauretta)正著手擬定該項目預計將要達成的科學目標。為了方便自己思考，於是他便在紙上逐個寫下自己想到的科學目標，很快，勞瑞塔便意識到自己寫下的這些單詞可以組合起來縮寫為「OSIRIS」。
O- Origins：起源
實現一顆富碳原始小行星的取樣和返回，對其本質、歷史乃至礦物和有機質的分布情況進行分析；
SI – Spectral Interpretation：光譜解譯
對一顆原始富碳小行星的全球特徵進行確認，從而為地面望遠鏡開展的小行星觀測提供直接對比數據參照；
RI – Resource Identification：資源識別
對一顆原始富碳小行星全球特徵、化學、礦物學特徵進行探測並確認其地質與動力學歷史，為取樣工作做準備；
S – Security：安全
測量亞科夫斯基效應對一顆潛在危險小行星產生的影響並考察哪些小行星特徵可能會對這一效應產生影響；所謂亞科夫斯基效應是指一顆自轉的小行星由於在太陽輻射下產生的微弱推力會在長期作用下導致其軌道出現偏移的現象；
REx – Regolith Explorer：表土風化層探測器
記錄計劃取樣地點附近區域表土風化層的整體背景、地貌學、地球化學以及光譜學特徵數據。
類似貝努這類小行星是早期太陽系在大約45億年前形成之後留下的殘留體。科學家們認為小行星可能是為地球乃至其他行星帶來最早的水體和有機分子的來源。一份具有明確來源背景信息且未受汙染的小行星樣品將讓精確分析成為可能，從而有望取得大大超越探測器本身近距離探測或者對隕石進行研究所能達到的考察結果。
在2018年，OSIRIS-Rex探測器將抵達貝努小行星，這顆小行星非常小，大小大致與一座小山相當。隨後通過一系列精妙的軌道機動，探測器將開始它與這顆小天體之間的宇宙之舞——圍繞這顆太空大石塊飛行，對其開展全面測繪並進行一系列探測，為後續的取樣工作做好準備。到2020年7月，探測器將進行一項大膽的操作，在此期間其11英尺(約合3.35米)長的機械臂將嘗試直接觸及小行星地表並進行取樣，採集至少60克的樣品，包括小型巖石和塵埃並將其封裝入樣本返回艙內。OSIRIS-Rex飛船預計將在2023年9月將其採集的樣品送回地球，隨後這些樣本將會被送往美國宇航局休斯敦航天中心保存並開展各項研究。
此前有過類似的探測項目嗎？
OSIRIS-Rex項目將是美國首個小行星樣本取樣返回探測器，同時也將是阿波羅時代以來從地外天體取樣規模最大的探測項目。OSIRIS-Rex項目經理，美國宇航局戈達德空間飛行中心的邁克·唐納利(Mike Donnelly)表示：「目睹這支傑出團隊多年來所取得的成就，令人感到滿意。我們實現了在預算經費範圍內向發射場按時交付探測器，不久之後我們就將開展從未有其他NASA探測器從事過的工作，那就是從一顆小行星上取得樣品並送回地球。」
在此之前，在1999年2月，美國宇航局曾經發射過一顆名為「星塵」(Stardust)的探測器。其主要目標是從懷爾德-2彗星(Wild 2)的彗發中採集塵埃樣品，同時在飛行過程中沿途採集宇宙塵顆粒樣品並帶回地球進行分析。它是人類首次執行類似項目。在飛往懷爾德-2彗星的過程中，飛船還近距離飛過了5535號小行星Annefrank。2006年1月，星塵號探測器成功將所取得的樣品送回了地球。
從2011年開始，星塵號開始了名為「NExT」的任務延長期，在經過軌道機動之後，星塵號探測器與另一顆彗星坦普爾-1號相遇，在此之前這顆彗星曾經在2005年由美國宇航局「深度撞擊」(Deep Impact)探測器造訪過。在完成對這顆彗星的探測任務之後，星塵號於2011年3月宣布終止任務。
2003年5月9日，日本宇宙開發機構(JAXA)研製並發射了「隼」(Hayabusa)的探測器。這是世界首個小行星取樣返回任務，目標是從編號25143的「系川」小行星(Itokawa)上獲取樣品並帶回地球。2005年9月中旬，「隼」探測器抵達目的地，並對這顆小天體的各種情況進行了詳細考察。在2005年11月份，探測器著陸到小行星上並獲得了少量樣品，隨後在經歷一系列故障和艱難機動之後，樣品艙於2010年6月被成功送回地球。
但這兩次取樣返回計劃所獲得的樣品數量都非常少，基本上都是一些極其細小的顆粒物，重量遠遠不到一克的數量級，而此次OSIRIS-Rex的取樣計劃是60克物質，如果能夠實現，將是一次重大的飛躍。
這到底是一艘什麼樣子的飛船？它有哪些科學設備？
美國宇航局戈達德空間飛行中心負責整個項目的管理、系統工程以及項目整體安全事項；亞利桑那大學領導了項目的科學團隊並負責制定觀測計劃和日程；位於丹佛的洛克希德馬丁空間系統公司是衛星製造承包商。
OSIRIS-Rex飛船的基本參數如下：
飛船長度：6.2米(太陽能帆板展開時)
寬度：2.4米X2.4米
高度：3.2米
取樣機械臂長度：3.4米
乾重(未加注燃料)：880公斤
溼重：(加注燃料後)：2110公斤
電力供應：兩塊太陽能帆板，總面積8.5平方米，發電量約為1226~3000瓦之間，取決於飛船距離太陽的遠近；
載荷：5臺科學設備，外加一根取樣機械臂(TAGSAM)以及一個用於將樣品送回地球的樣品返回艙。
一)具體到飛船搭載的科學載荷，基本情況如下：
1)OCAMS——OSIRIS-Rex相機包
該設備包包括三臺相機：PolyCam、MapCam以及SamCam。這些相機將在飛船逐漸接近小行星貝努時拍攝目標。隨後，OCAMS將獲取小行星的全球圖像以及計劃取樣地區的詳細圖像，最後，OCAMS還將在整個「著陸-離開」(TAG)機動過程中完整記錄整個採樣經過。
具體如下：
PolyCam：這實際上是一臺8英寸(20釐米)的望遠鏡，它將是首先對目標進行觀測的相機設備，在距離小行星200萬公裡左右時，這臺相機就將開始拍攝工作。一旦飛船逐漸接近目標，它將能夠開始獲取貝努小行星的高清圖像；
MapCam：這臺設備的任務是對貝努小行星進行搜索，尋找其可能存在的衛星以及地表可能存在的氣體塵埃噴射。它能夠用4種顏色對小行星進行成像測繪，從而幫助科學家判定小行星外形並提供計劃取樣地點的高清圖像；
SamCam：將持續記錄TAG機動與取樣的全過程。
OCAMS設備包是由亞利桑那大學開發的，OCAMS設備組的負責科學家是Bashar Rizk，Christian d』Aubigny以及Chuck Fellows，三人均來自亞利桑那大學。
2)OLA——OSIRIS-Rex雷射高度計
這是一臺LIDAR(光學探測與測距)設備。它與雷達原理相似，但不是使用無線電波，而是雷射束。OLA將發射雷射脈衝照射貝努小行星表面並測量返回時間差，從而精確繪製其地表高程地圖。這些數據將有力支持其他設備的探測並為導航和重力測量提供參照。
這臺設備是由加拿大航天局提供的。因此相關團隊也是由加拿大與美國科學家聯合組建的，包括來自加拿大卡爾加裡大學，約克大學，美國約翰霍普金斯大學等機構的科學家。
3)OTES——OSIRIS-Rex熱輻射光譜儀
該設備能夠採集紅外波段(~5-50微米波長)的光譜數據。在紅外波段，大多數礦物都會顯示獨特的光譜學信號，通過將這些信號數據與地面實驗室礦物樣品光譜參考數據進行比對，科學家們將能夠判定存在於小行星貝努表面的礦物種類。另外，在紅外波段科學家們還將獲取貝努小行星地表溫度的信息，而這將提供有關這顆小行星地表物質的關鍵物理信息，比如說其地表物質的顆粒大小等等。科學家們將根據OTES設備提供的數據繪製貝努小行星的全球礦物分布與溫度分布地圖，並幫助挑選理想的著陸點位置。
OTES設備是由美國亞利桑那州立大學研製的，設備負責人是著名礦物光譜科學家菲利普·克裡斯坦森(Philip Christensen)。
4)OVIRS——OSIRIS-Rex可見光與紅外光譜儀
這臺設備將測量來自貝努小行星產生的可見光與紅外光輻射。OVIRS對從可見光中的藍光到近紅外波段敏感，波長大致在0.4~4.3微米之間。OVIRS提供的數據將幫助科學家們識別貝努小行星地表的礦物與有機質分布情況，同時它將重點採集預定著陸地區的光譜學數據。
OVIRS設備是由美國宇航局戈達德空間飛行中心研製的，負責人是該機構的丹尼斯·魯特(Dennis Reuter)。
5)REXIS——表土風化層X射線成像光譜儀
這是一臺學生實驗設備，其將判定貝努小行星表面存在那些元素以及這些元素的豐度狀況。該設備獲得的數據將補充前述礦物學探測設備獲取的數據。REXIS設備利用了一個原理，那就是來自太陽X射線輻射以及太陽風粒子會與貝努小行星地表物質發生相互作用。貝努小行星地表物質的原子吸收這些X射線並導致原子失穩，隨後產生特徵X射線輻射。通過對這種X射線波段信號的識別，將能夠反推原子的種類，從而得知有哪些元素在此存在。
這臺設備是由美國麻省理工學院和哈佛大學的學生們設計的，後來經過激烈競爭後被選中搭載到OSIRIS-Rex探測器上。
二)採樣與返回設備
1)TAGSAM——著陸-離開樣品獲取機構
這是一臺設計簡潔而精妙的小行星表面取樣機械臂設備。一旦該設備的頂部接觸小行星地表，它就會噴射一股純氮氣氣體，從而將小行星表面的部分表土層物質吹入設備的取樣艙。而機械臂頂部接觸小行星地表的部分也安裝了取樣裝置，在藉助地表時也會取得一部分樣品。
TAGSAM設備一共儲備了3罐的氮氣氣體，能夠滿足3次取樣嘗試。儘管這是一項全新的技術，但在地面上此前已經進行了真空失重環境下的多次模擬實驗並取得了良好的效果，測試顯示其應當能夠取得超過60克的樣品。這臺設備是由洛克希德馬丁公司研製的。
2)SRC——樣品返回艙
這是一個小型返回器，安裝了隔熱防護罩以及降落傘。一旦在貝努小行星的取樣任務完成，TAGSAM機械臂將會把TAGSAM的頂部部分直接卸掉，裝進SRC返回器內。任務終結時，裝有TAGSAM頭部的SRC返回器將是唯一返回地面的部分。這套設備是由洛克希德馬丁公司研製的。該項技術繼承了此前2006年星塵號探測器返回艙的相關技術，當時星塵號的返回艙成功地將懷爾德-2號彗星的樣品帶回了地球。
為什麼選擇貝努小行星作為目標？
如前所述，OSIRIS-Rex探測器最重要的目標就是要從一顆小行星上實現取樣返回。但為何選中了貝努小行星(Bennu)作為目標呢？要知道太陽系中已經被編號的小行星有超過50萬顆。這當然是有原因的，主要的考慮因素如下：
1) 距離地球近
距離地球最近的小行星被稱為「近地小天體」(NEOs)。正如這一名稱所暗示的那樣，這些小天體可能會運行到距離地球非常近的範圍內，一般將運行到距離太陽1.3個天文單位(AU)範圍內的小天體都歸入此類天體。一個天文單位是指地球到太陽的距離，大約為1.5億千米。對於像OSIRIS-Rex這樣的取樣返回項目來說，最容易抵達的目標應該是在1.6AU~0.8AU之間的。理想的目標應當具有與地球相近的軌道，軌道偏心率與傾角都比較小。在2008年進行目標篩選時，有超過7000顆已經被發現的近地小天體候選，但其中只有192顆的軌道符合這一選擇標準。
2)大小
直徑較小的小行星相比那些直徑比較大的小行星，其自轉的速度更快。如果一顆小行星的直徑在200米以下，那麼它的自轉速度將會非常迅速，其地表鬆散的表土層物質將會被拋離地表並進入太空流失掉。因此較為理想的採樣目標應該是直徑至少要大於200米的，這樣飛船才能較為安全地接近目標並採集到足夠的鬆散表土物質。這一大小要求的設定，將候選小天體的數量從192顆降低為26顆。
3)物質成分
根據其化學組成成分，小行星可以分為不同的類型。其中最原始的類型以富碳為特徵，它們自從太陽系初期形成以來未曾經過大的改變。這樣的小行星上存在著有機分子、揮發物質以及胺基酸，這些物質都有可能與地球上最早期生命的誕生有關。在前面剩下的26顆候選小天體中，只有12顆的物質成分是已經知曉的，而在這12顆小天體中，只有5顆是富碳類型的小行星。
而就是在這剩下的5顆候選天體中，科學家們最終選定了貝努小行星。貝努是一顆B型小行星，直徑大約500米。其圍繞太陽公轉一周的時間大約是436.604天(1.2年)，並且每隔6年左右會接近一次地球，最近時與地球之間距離不到0.002AU。這樣的特徵讓貝努小行星有較大的可能性在22世紀期間與地球發生碰撞。而正是由於貝努小行星合適的大小、原始的成分以及有可能對地球構成威脅的軌道特徵，使其成為一顆非常令人感興趣的探測目標，因此成為OSIRIS-Rex的探測目標也就在情理之中了。
為地球的安全而出發！
1994年，地球上的人們目睹了一場前所未有的太空撞擊事件——蘇梅課-列維9號彗星撞擊了木星。木星遭受這顆被撕碎的彗星一連串的猛烈撞擊之後留下的黑色「疤痕」讓人難以釋懷。如果那次撞擊事件發生在地球上，那麼或許這將意味著人類文明的終結。
我們為什麼存在？或許在一定程度上是幸運的結果：我們活著，因為我們非常幸運。這其中恐龍的消亡或許就佔據著非常重要的作用——畢竟很難想像在恐龍統治的這顆星球上，我們脆弱的祖先們能夠發展壯大並接管這個世界。而目前的主流科學理論基本認定在大約6500萬年前的白堊紀末期，一次大規模的隕星撞擊事件導致了恐龍的最終滅絕。
但隕星能夠毀滅恐龍，當然也能夠毀滅我們。現在，該輪到我們提心弔膽了。正如恐龍滅絕的案例所體現的那樣，在地球的歷史上，大型撞擊事件在極大的程度上塑造了地球的歷史，甚至目前有很多證據表明月球的產生也是地球在早期歷史上遭受一顆火星大小的原始行星撞擊的產物。地月系統的形成，地球上水和有機物的出現，地球上生命的誕生和數次嚴重的生命大滅絕事件，背後很有可能都有小天體撞擊地球的重要因素。
即便是在更近的歷史上，1908年發生在西伯利亞的通古斯大爆炸事件很有可能就是一顆彗星衝入地球大氣層後發生猛烈爆炸導致的結果。那場空前的爆炸事件幾乎將方圓數百公裡範圍內的原始森林夷為平地，可見其威力之巨大。
最近幾年，就在2013年2月15日中午，在俄羅斯車里雅賓斯克州發生了隕星墜落事件，巨大的衝擊波震碎了數以千計人家的窗戶，造成大量人員受傷。當時全世界各地的媒體都以頭條新聞的形式報導了這一事件。
地球無時無刻不受到大量外來小天體撞擊的威脅，這也直接關係到全人類的生存和安全。而為了制定防範對策，我們就必須對那些可能對地球造成威脅的小天體的相關特性深入研究，做到知己知彼，心中有數。而此次OSIRIS-Rex探測器的發射，正是這樣一次偉大的壯舉。
因此，完全可以說，OSIRIS-Rex探測器——為地球的安全而出發！(晨風)