這張圖片展示了美國國家航空航天局OSIRIS-REx任務在本努(Bennu)小行星上的優先樣本採集地點,該地點名為夜鶯(Nightingale)。圖片上還有一個OSIRIS-REx太空飛行器的圖片,用來參考該地點的實際規模。(圖片:NASA/Goddard/University of Arizona)
現在,美國國家航空航天局已經公布了第一個小行星樣本採集返回任務的採集地點。
昨天(12月12日),OSIRIS-REx任務團隊成員在美國地球物理聯盟(AGU)年度秋季會議的一次新聞發布會上宣布,OSIRIS-REx太空飛行器將降落在本努小行星北極附近。本努小行星寬1650英尺(500米),自2018年12月以來,OSIRIS-REx太空飛行器就一直在圍繞本努小行星運行。
OSIRIS-REx任務的首席研究員、亞利桑那大學的行星科學家但丁·洛雷塔(Dante Lauretta)在新聞發布會說:「這是我十多年來一直在夢想著的一天,這是數百人工作數千小時的成果,他們仔細研究了我們去年從小行星獲得的數據。」
這項耗資8億美元的OSIRIS-REx任務正在太空調查太陽系早期的情況,它還嘗試弄清楚像本努(Bennu)這樣富含碳的小行星在將生命基本構成要素帶到地球的過程中所扮演的角色。洛雷塔說,夜鶯這個位置為該團隊在這些方面取得重大進展提供了最佳的機會。
該地點有許多細粒物質,這些物質很容易就可以被太空飛行器的採樣機制採集到;此外,夜鶯這個地點靠近本努的北極,那裡的溫度在億萬年中都保持著相對較低的水平,因此,那裡的泥土和碎石的變化要比小行星赤道附近物質的變化更小,這增加了太空飛行器在那裡收集到原始有機物和水合礦物的可能性。
洛雷塔在新聞發布會上說,夜鶯這個著陸點確實是有很多深色物質,這很可能是有機物的跡象。而夜鶯本身是一個看起來很年輕的小隕石坑,這意味著OSIRIS-REx太空飛行器應該能夠拾起最近才暴露在表面的小行星樣本,這意味著這些樣本將會受到更少的太空風化作用。
然而,洛雷塔在新聞發布會上說,夜鶯這個地點「確實也伴隨著一些危險」。
「夜鶯」隕石坑只有65英尺(20米)寬,但太空飛行器算上太陽能電池板的話大概寬20英尺(6米),所以OSIRIS-REx太空飛行器降落在裡面就有點擠。除此之外,這個隕石坑周圍還有許多崎嶇的巖石環繞,其中就有一個被洛雷塔稱為「末日山」的巨石,它高出隕石坑底部約33英尺(10米)。
在接下來的8個月裡,OSIRIS-REx將進行偵察工作和採樣演習。然後,在明年8月25日,太空飛行器將降落到夜鶯裡。
與其說這是一次降落,還不如說這是一次親吻。探測器將用會採樣頭輕輕「敲擊」小行星,它會用氮氣撞擊太空巖石,激起大量物質之後再吸入這些物質。OSIRIS-REx太空飛行器可以攜帶重達4.4磅(2公斤)的樣本,但認為任務成功的最低重量是2.1盎司(60克)。
考慮到本努小行星與地球的之間距離,以及跨越這些距離所需的時間,由任務控制中心進行實時操作是不可能的,因此,這些複雜的動作都將由太空飛行器自動執行。
但如果夜鶯這個地點對OSIRIS-REx太空飛行器來說太過危險的話,其實太空飛行器還是可以全身而退的。該團隊的成員說,太空飛行器將會在整個著陸過程中不斷地評估危險,如果它感覺到什麼問題的話,探測器會及時剎車,返回原本的運行軌道。
如果這個大反轉距離小行星表面太近,那麼夜鶯將不再作為採樣點,因為它可能會被探測器的推進器汙染。在此之後,任務小組將會進行重組,開始為其指定的次要著陸地點——一個被稱為「魚鷹」的地點——作規劃。(夜鶯和魚鷹是OSIRIS-REx任務團隊之前考慮過的四個取樣點中最終入圍的兩個,另外兩個候選地點也有著鳥類名字——磯鷸和翠鳥。)
採樣任務本身並不一定非得是一個一次性的任務,OSIRIS-REx太空飛行器上有三個裝氮瓶子,這意味著它有三次嘗試機會來獲得所需的60克小行星樣本。
當樣本安全裝載在太空飛行器之後,任務將會進入一個新的階段。如果一切按計劃進行的話,OSIRIS-REx太空飛行器將在2021年3月離開本努小行星,開始返回地球的旅程。(不過這個最後期限並不嚴格,洛雷塔說,這個期限會一直延伸到5月份。)
返航過程大約會需要兩年半的時間。在2023年9月,探測器將釋放其特殊的樣品返回艙,這個返回艙會將降落在猶他州的沙漠。在未來的幾十年裡,科學家們將會在世界各地裝備精良的實驗室裡對小行星物質進行研究。
OSIRIS-REx並不是目前唯一一個正在運行當中的小行星採樣返回任務。日本的「隼鳥二號」宇宙飛船此前也成功地採集了小行星「龍宮」的樣本,並計劃於2020年12月在澳大利亞著陸。
OSIRIS-REx任務的全稱是「起源、光譜解釋、資源識別、安全、風化層探測器」(Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer),顧名思義,OSIRIS-REx團隊對很多問題都很感興趣。團隊成員說,該任務的數據可以幫助科學家評估本努這樣的小行星的資源潛力。
除此之外,本努小行星還是潛在的危險小行星,對本努小行星的運動進行分析,可以幫助研究人員更好地預測其他潛在危險小行星的軌跡。
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