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耗资8亿美元就为了这60克土

美国宇航局的OSIRIS-Rex小行星探测器已经在2018年12月31日抵达101955号小行星,绰号Bennu,这是一颗富含碳的小天体,保留着早期太阳系形成的痕迹。根据OSIRIS-Rex小行星探测器的任务规划,预计到2023年,其样品返回舱将返回地球,将大约60克的样本送到NASA科学家手中。本计划的目的是为了研究小行星上的物质成分,并且深入探索如何改变小行星轨道。

OSIRIS-Rex小行星探测器作为新边疆计划的一员,定位为中型探测器,造价控制在10亿美元左右,帮助我们更好地了解太阳系。OSIRIS-Rex任务也是新边疆计划框架下第三个探测器,前两个分别为新视野号探测器,刚刚在1月初飞掠2014 MU69天体,远超出冥王星轨道;另外一个探测器就是朱诺号,目前正在木星轨道上运行。

OSIRIS-Rex探测器于2016年9月8日发射,在2017年9月返回地球轨道并利用引力弹弓进行加速,在2018年12月3日抵达Bennu小行星,并且在12月31日进入Bennu小行星轨道。期间对Bennu小行星形状、质量进行了详细观测。值得注意的是,OSIRIS-Rex探测器也创造了两个记录,Bennu小行星是人类探测器环绕的最小天体,不到500米;同时,OSIRIS-Rex探测器也执行了一个最小高度轨道,距离天体表面只有1.6公里。下一步,OSIRIS-Rex探测器预期在2020年7月完成样本采集后开始返回地球。

Bennu小行星对地球的威胁

Bennu小行星最初名为1999 RQ36,在2013年被改名为Bennu,这个词来自埃及神话。选择小行星Bennu也是具有科学目的,在距离地球1.9亿公里的轨道内有数千个近地天体,Bennu小行星的轨道与地球公转轨道较为接近,大约每436天绕太阳运行一次,每隔6年时间就近距离从地球附近掠过。

其次,小行星Bennu直径大约500米,体积较大,适合探测器环绕,自转速度不大。有一些直径低于200米的小天体自转太快,探测器无法在上面安全降落,只有小行星的块头足够大,自转速度才会控制在一定范围。

第三,小行星Bennu表面物质非常吸引人,这颗行星碳基物质较为丰富,科学家认为小行星有可能将水和有机物送到地球上,为地球诞生生命建立基础。那么小行星Bennu就是一个这样的小行星,表面有较为丰富的水和有机物,可能与生命有关。最后一点也是最重要的,小行星Bennu的轨道距离地球较近,有较大部分的交集,因此它也被认为是危险级近地天体。根据轨道计算,小行星Bennu对地球构成威胁是在22世纪下半叶,大约有0.037%的概率会撞击地球。但是NASA显然不会放过0.037%撞击地球概率,这次对小行星Bennu的采样返回就是了解其如何才能改变这颗小行星的轨道。

预计在撞击之前小行星Bennu有2135次接触地球的机会,如果期间发生轨道变化,那就真的可能撞上地球。不过也不用担心,小行星Bennu直径也就是500米,进入大气层后也会烧掉一大半,但坠落点仍然会造成严重的破坏,至少可摧毁一座城市面积的区域。正因为小行星Bennu正是我们要防御的近地天体,OSIRIS-Rex探测器的任务也就变得更加重要了。

低于60克就意味着失败

OSIRIS-Rex探测器与日本的隼鸟系列相似,目前隼鸟2号正在小行星Ryugu轨道上,已经释放了两个着陆器。隼鸟二号也会返回样本,预计在2020年返回地球。在OSIRIS-Rex探测器之前,美国宇航局的黎明号探测器就探访了灶神星,然后前往谷神星,目前NASA已经收集到小行星带多个天体的数据,如果OSIRIS-Rex探测器的样本返回成功,那么可科学家可获得至少60克的小行星样本,这些尘土也记录着太阳系46亿年前状态。

OSIRIS-Rex探测器主要仪器有OVIRS可见光和红外光谱仪,可对有机物去和小行星表面矿物进行探测;OTES热发射光谱仪可绘制矿物分布情况和化学物质丰度,与OVIRS仪联合观测,可确定最佳的采样地点。另外,还有OCAMS相机套件,就是对小行星表面进行拍照成像;OLA激光测高仪可扫描整个小行星表面,建立表面三维高精度地图;最后一个是RExIS X射线成像光谱仪,可分析不同元素丰度,从原子级角度观测整个小行星。

耗资8亿美元的OSIRIS-Rex探测器至少可从小行星Bennu采集到60克样本,样本采集时间暂定在2020年7月。如果运气好,可采集到150克至2000克的样本。60克是完成所有计划所需的最低样本数量,如果低于这个数字,那意味着该探测器样本返回就是失败的。

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