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飞行20亿公里!美小行星取样返回探测器抵达目标

看客

2018-12-06 16:41

北京时间2018年12月6日消息,经过两年多飞行,行程超过20亿公里之后,2016年9月份发射,执行美国历史上第一次小行星表面取样返回任务的“OSIRIS-Rex”探测器终于抵达它此行的目的地——101955号小行星“贝努”(Bennu),并传回了这颗小天体令人惊叹的近距离图像。

此后,OSIRIS-Rex探测器将花费大约1年时间,使用其5台科学设备对这颗小天体进行考察,并选择一个安全且科学上最有价值的地点进行采样,并在2023年将样本送回地球,之后这些样本将会被送到美国宇航局约翰逊航天中心用于展览和研究。

OSIRIS-Rex是美国首次小行星取样返回任务,预计也将是阿波罗时代之后,人类从太空取回的最大数量样本。小行星蕴藏着太阳系极早期构建物质的线索,可以帮助我们更好理解45亿年前太阳系形成早期的情况。科学家们猜想,地球上的水和有机物的起源可能就与早期小行星的撞击有关。

从一个已知来源地取回一份未受污染的小行星样本极有利于开展精密分析,从而革新我们对于早期太阳系的认识,这是飞船携带设备在当地进行分析,或者在地球上研究陨石都不能代替的。

最后,OSIRIS-Rex将提供有关近地空间风险和资源的更深入理解,也将是我们在推进对太阳系小行星和其他小天体研究方面取得的重要进展。

为何选择“贝努”小行星?

近地小行星101955 Bennu是OSIRIS-Rex的目标;这颗小天体于1999年9月11日,由“林肯实验室近地小行星研究”(LINEAR)巡天计划发现。

“贝努”(Bennu)这个名字,是由一场国际学生取名竞赛中,由三年级学生Michael Puzio提出来的名字。这是古埃及神话中一位象征“重生”的神明,其外在形象是一只鹭。所以基本上说,“贝努”是一只古埃及神话里的“不死鸟”。有意思的是,此前日本执行的,同样进行小行星取样返回的任务也是以鸟的名字命名的,他们的探测器叫做“隼鸟”(HAYABUSA)。

“贝努”是所有尚未被探测器造访过的近地小行星中,被研究最彻底的一颗,被雷达,可见光和红外观进行了详细观测,这是一颗“潜在威胁小行星”(PHAs),大约每隔6年会接近地球,可以运行到非常接近地球的位置上。

这颗“太空大石块”非常小,整体外观大致呈球形,赤道略鼓,直径只有大约492米;轨道周期大约1.2年;距离太阳的近日点大约1.34亿公里,远日点大约2.03亿公里;与地球之间最近44.88万公里,最远3.44亿公里,质量估计大约7760万吨,自转周期,也就是“贝努”上的一天长度大约是4.288小时;

那么,看上去这么不起眼的一颗小行星,为什么NASA的科学家们会看中它?

主要的原因有以下几条:

1、探测器的易达性

近地小天体(NEOs)一般是指轨道运行到距离太阳1.93亿公里(1.3AU)范围内的小天体。对于类似OSIRIS-Rex这样的取样返回项目,最容易抵达的小行星的轨道应该运行在距离太阳0.8~1.6个AU之间。另外目标小天体的轨道偏心率和倾角也应该要尽量小,最好和地球轨道同一平面。“贝努”符合这一条件,其近日点0.9AU,远日点1.4AU,倾角只有6度;

2、便于靠近与取样

直径较小的小行星一般自转都会比直径稍大的那些更快。当一个天体直径小于200米时,小行星的自转速度可以快到期地表的一些物质会被抛射出去。另外,飞船要想与一颗快速自转的小行星保持同步且在近距离上开展工作会比较困难。因此目标小天体最好直径大于200米,这样才能让飞船安全接近并进行采样。

贝努直径大约492米,自转一圈(也就是一天)大约是4个小时,这对OSIRIS-Rex执行任务来说足够慢了;

3、富碳成分

根据望远镜观测并推断得到的化学成分差异,小行星有不同分类。其中最原始的小行星富碳,一般认为其在过去45亿年间没有经历大的变化。这些小行星可能含有挥发分以及有机物分子,如氨基酸,这些物质可能对地球早期生命诞生发挥了作用,也是评估太阳系其他地方存在生命潜力的重要参考。

望远镜观测显示贝努的表面的确富碳。天文学家将其归入“B型小行星”,意思是其成分与“碳质球粒陨石”相似,这类陨石顾名思义,同样富碳。

满足以上可达性,大小和成分要求的候选小行星并不多,因此贝努便成为OSIRIS-Rex项目的理想目标。

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