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NASA探测器飞往小行星采集样本,或将解开地球生命起源之谜

刊登于 2016-09-09

NASA的OSIRIS-REx探测器将于9月8日从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空。
NASA 的 OSIRIS-REx 探测器从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射前往小行星 Bennu。

美国东部时间9月8日下午7时5分(香港时间9日上午7时5分),擎天神5号(Atlas V)运载火箭在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地(CCAFS)发射,将美国太空总署(NASA)首艘小行星采样探测飞船送入太空,飞往近地小行星 Bennu。这次任务代号为“OSIRIS-REx”,主要目的是在小行星 Bennu 上采集样本,进行太阳系形成与地球生命起源的研究,同时更精确地评估 Bennu 撞击地球的可能性。预计 OSIRIS-REx 探测器将于2021年携带样本启程返回,2023年抵达地球。

我们希望采集到能上溯至太阳系诞生之初的纯净样本,我们想将这些样本带回实验室,探索生命起源的历程以及在这个过程中,是什么使得我们的地球变得可居住。

OSIRIS-REx 项目研究主任 Dante Lauretta 教授

OSIRIS-REx 探测器将用长达两年的时间飞往小行星 Bennu,后者于1999年9月11日被发现,在至今为止太阳系内被发现的约127万颗小行星中,它是一个特殊的存在。Bennu 直径约500米,每6年就会近距离掠过地球一次,科学家目前预估其撞击地球的机率是1/2700,位列巴勒莫撞击危险指数(Palermo Technical Impact Hazard Scale)第三级。通过 OSIRIS-REx 探测器更近距离地观测与研究 Bennu,将有助于人类确定其运行轨道及相关理论,建立防范各类近地小行星撞击地球的预警系统。

而 Bennu 的运行轨道使其有时是最接近地球的碳质小行星,天文学家因此得以对其进行较详细的观测。研究人员认为 Bennu 形成于约45亿年以前,如果能从上面采集到未被污染样本,将有助于人类探索太阳系形成与演化的奥秘;同时可以验证小行星撞击地球带来氨基酸(Amino acid)等有机分子,从而触发地球生命起源等猜想。

如果一切顺利,探测器将于2018年8月与 Bennu“正式见面”,并停留在距离其表面240米的空中,进行亚尔科夫斯基效应(Yarkovsky effect,详见“端百科”)研究。关于该效应的研究可用于跟踪小行星的返回时间,研究成果将有助于识别及创建它们的运行轨道。OSIRIS-REx 项目研究副主任 Ed Beshore 称:“这是一个非常缓慢的过程,探测器将观察 Bennu 接受了多少太阳辐射,以及这些辐射如何改变了它在这段时间内的运行轨道。”

2020年7月,在经过将近两年的对 Bennu 地面形态检测与地图绘制后,探测器将与 Bennu“亲密接触”。OSIRIS-REx 团队将从12个潜在的采集地点中,基于可操作性与安全性确定降落地点——例如,探测器无法在 Bennu 的两极降落,还要避开山坡和巨石,理想情况下是降落于浅浅的小盆地。

选定采样地点后,地面团队将控制探测器以大约每小时400米的速度缓慢下降。但探测器不会在 Bennu 上着陆,而是伸出一个带有真空室的机械臂,在机械臂接触小行星表面的3至5秒时间内,用氮气冲击小行星的地面,将尘土与碎石样本反弹入真空室存储起来。

NASA 希望在探测器启程返回地球之前,能收集到约180克至900克的材料。美国田纳西大学(UT)行星学家 Hap McSween 表示,收集的样本将不会太多,每次60至300克,而机械臂至多可以尝试3次。McSween 将负责管理被运送回地球的 Bennu 样本。

不出意外的话,探测器将按计划于2023年抵达美国犹他州盐湖城(Salt Lake City),借助空投降落伞在沙漠中着陆。随后,装载采集样本的密封容器将会被送往位于德州休斯敦(Houston)的约翰逊太空中心(Johnson Space Center),展开下一阶段的研究。

8 亿美元
包括探测器建造及往返 Bennu 等费用在内,OSIRIS-REx 任务共耗资约8亿美元。

声音

我们做决定的依据是看,哪个地方对于探测器来说是安全的,哪个地方有大量的样本,以及如果我们够幸运的话,哪个地方对于科学研究来说是最有趣的。

OSIRIS-REx 研究副主任 Ed Beshore

这项任务将进行更实际的研究,了解靠近地球的小行星群有何资源,及有何威胁。

OSIRIS-REx 参与科学家 Jeffrey Grossman

亚尔科夫斯基效应

亚尔科夫斯基效应(Yarkovsky effect),是指当小行星吸收阳光和释放热量时对小行星产生的微小的推动力。准确来说,即是一个旋转物体由于受在太空中的带有动量的热量光子的各向异性放射而产生的力。此效应在直径10厘米至10公里的天体(流星、陨石和小行星)上较为明显。此效应由俄罗斯的土木工程师伊凡·亚尔科夫斯基 (Ivan Osipovich Yarkovsky)在1900年提出。亚尔科夫斯基效应在1991年至2003年的12年中被多次验证,小行星6489(6489 Golevka)的轨道在1991年、1995年和1999年被精密地测出。(资料来自维基百科)

来源:EngadgetNational GeographicSPACEScienceMag

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