飛37億公裡,5秒鐘取45億年前60克物質,美國獲歷史性突破

2020-10-22 徐德文科學頻道


10月20日,這是一個歷史性的日子,美國宇航局冥王號(OSIRIS-REx)探測器飛了37億公裡,終於從小行星本努(小行星101955)上搶到了一坨太陽系誕生時最古老的巖石樣本,將在2023年把它送回地球。如果成功,這將是NASA自上世紀70年代從月球上取回巖石樣本後,第一次從小行星上取回樣本,再一次獲得歷史性突破。


小行星本努

小行星本努又名小行星101955,是1999年發現的一顆阿波羅型小行星,直徑492米。根據科學家們的計算,大約每13萬年,就可能有一顆直徑約500米的小天體會撞擊地球,導致局部的災難性影響。

本努是一顆被認為對地球有潛在威脅的小行星,曾被列為巴勒莫撞擊危險指數第二高的天體,其在2175年到2196年間有0.037%的可能性撞擊地球。第一高的是小行星阿波菲斯(小行星99942),曾被認為有37分之一的可能在2029年撞擊地球。


不過要精確計算小行星的軌道需要更為詳細的計算模型及高精度的觀測數據,所以很多時候科學家們計算出來的撞擊機率並不相同,巴勒莫撞擊危險指數也變來變去,所以我們誰也不知道這些潛在的危險天體究竟會不會撞擊地球。

由於對本努的物理性質知之甚少,美國宇航局決定派遣一個探測器對其進行觀測,並取回樣本進行研究。這是因為本努是太陽系剛誕生的時候就存在的小天體,是兩個小行星碰撞產生的碎片,就像一個漂浮在太空中的時間膠囊,可以提供太陽系誕生時的化學信息;本努本身含有5%到10%的水,表面布滿富含碳的物質,可以幫助科學家們更好地了解小行星在將水帶入地球,並提供生命構建基礎的前生命化學材料中究竟發揮了什麼作用。


冥王號探測器

這個探測器就是冥王號(OSIRIS-REx),由亞利桑那大學行星科學和宇宙化學教授但丁·勞雷塔(Dante Lauretta)主持研發,總耗資8億美元,是NASA繼木星朱諾號和冥王星新視野號後的第三個行星科學任務。前兩個已經取得了極為豐碩的成果,科學界因此對冥王號也寄予厚望。


冥王號於2016年9月8日由阿特拉斯五號火箭發射升空,經過兩年的航行,終於在2018年12月與本努會合,開始了表面繪圖,尋找採樣點的工作,並進行採樣前的各種準備及演練。

到今天(10月21日)為止,冥王號已經飛行了37億公裡,目前距地球3.3億公裡,發射或接收信號單邊就需要18分鐘。


危險的取樣

冥王號的取樣定在美國東部時間周二下午18:12,即北京時間21日凌晨6:12,這是一個極為危險的時刻。冥王號需以每小時0.3公裡的速度,用4個半小時的時間緩慢接近本努,之後伸出一個3.35米的機械臂,用加壓氮氣攪動小行星表面,然後吸走60到2000克樣本,整個過程只有5秒鐘時間。


前面已經說了,冥王號距地球約3.3億公裡,信號單邊就要走18分鐘,因此取樣完全是自動進行的,稍有差池,就可能導致機械臂折斷,甚至探測器撞毀在小行星表面。之所以只留5秒的採集時間,就是為了最大程度地減少撞擊機率。

這個「觸地復飛」的動作最終得以完美完成,18點12分,科學家們宣布:觸地得分,採樣正進行中!

幾秒鐘後,科學家們確認飛船已離開本努,宣布:樣品收集完成,發動機已點火後退。


返回地球

根據科學家們的說法,探測器這幾天將發回樣品採集的圖像,以確認是否採集成功。根據計劃,這次採集至少需要60克的樣本,最理想是能夠達到2000克,如果未能達成目標,冥王號將再次進行採集,最多可以進行3次。

之後樣品將被放入46千克的樣品返回艙,開始返回地球的旅程,並在2023年到達,用降落傘降落在猶他州空軍測試訓練場,然後被運送到詹森太空中心,在專門的研究機構進行處理。


從冥王號立項研發到返回地球,整個過程需要12年的時間,而最關鍵的時間就是這5秒鐘。比起以前美國宇航局僅在彗星上取回疑似外星物質,日本兩艘探測器取回「痕量」(毫克)樣本,冥王號無疑將創造歷史,成為第一個從月球以外天體真正取回「外星」物質的任務。

只是希望它取回的,不是《異星覺醒》中「凱文」那樣的火星生物!


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