探测器|NASA探测器将从小行星上抓取史上最大岩石样本 距离地球超过3亿公里
本文图片
NASA探测器OSIRIS-REX准备从小行星Bennu上获取样本的艺术渲染图
腾讯科技讯 美国当地时间10月20日 ， 美国宇航局（NASA）探测器OSIRIS-REX将执行一项具有里程碑意义的任务 ， 即从距离地球3亿多公里远的小行星上抓取史上最大的岩石样本 ， 并最终将其送返地球 ， 以供科学家们在实验室中进行研究 。
OSIRIS-REX于2016年9月发射升空 ， 花了两年时间前往名为Bennu、体积比美国帝国大厦还要大的小行星 。 自2018年抵达以来 ， 这艘探测器始终在围绕小行星旋转 ， 并对其进行极其详细的测绘 ， 以期找到合适的地点来采集样本 。
这是NASA首次从小行星上采集样本并将其带回地球计划的一部分 。 现在 ， 经过多年的计划和演练 ， OSIRIS-REX团队终于准备好了抓住部分小行星岩石 。 这艘探测器将伸出一个细长的机械臂 ， 轻轻地拍打Bennu的表面 ， 并将少量物质带回探测器内部 。
将小行星上的原始物质样本带回地球 ， 就像给科学家提供了一张太阳系的婴儿照片 。 研究人员认为 ， 自从太阳系的行星诞生以来 ， 小行星相对保持不变 。 通过用实验室设备研究这些样本 ， 他们可以更多地了解太阳系诞生时存在的物质 。
但是 ， 如果OSIRIS-REX不能完成其最重要的任务 ， 这一切都不可能发生 ， 这就是为何其采集任务对整个团队来说如此重要的原因 。 由于目前向OSIRIS-REX发出信号需要长达18分钟的延迟时间 ， 因此探测器必须自己执行所有操作 。
洛克希德·马丁公司OSIRIS-Rex的任务支持经理桑迪·弗洛因德(Sandy Freund)说：“我们真的必须放手 。 这艘探测器必须是自动驾驶的 ， 并且能够自己处理所有事情 。 ”
本文图片
从OSIRIS-REX的角度观测到的小行星Bennu
收集这个样本是一个微妙的操作过程 。 在过去的几年里 ， 这需要大量的额外准备和工作 。 那是因为Bennu原来是个非常令人惊讶的天体 。 OSIRIS-REX发射前由多台望远镜收集的数据显示 ， Bennu的表面看起来像海滩一样 ， 充满了许多易于收集的细小颗粒 。 工程师们在设计探测器及其导航软件时 ， 就将这种小行星作为最理想的样本采集目标 。
随后 ， OSIRIS-REX抵达Bennu幅近 ， 并拍摄了这颗小行星的第一张近距离特写照片 。 弗洛因德说：“当我们看到Bennu的表面时 ， 我们就知道 ， 我们将不得不改变我们的方法 。 ”Bennu比大家想象的要粗糙得多 ， 岩石体积也比大家想象的要大得多 ， 表面点缀着如同建筑物大小的巨石 。 多岩石的地形可能很难导航 ， 如果探测器接触到特别大的巨石 ， 可能会倾覆并偏离航线 。
然而 ， 团队已经为在Bennu任务突然出现意想不到的情况时做好准备 。 亚利桑那大学OSIRIS-Rex任务的首席研究员但丁·劳雷塔(Dante Lauretta)称：“在开发过程中 ， 我放了Bennu的形状模型 ， 我说：‘这就是我们设计的目的地’ ， 然后我在它旁边打了一个大大的问号 ， 说‘这就是我们要得到的’ ， 我们知道有些事情会让我们大吃一惊 。 ”
【探测器|NASA探测器将从小行星上抓取史上最大岩石样本 距离地球超过3亿公里】Bennu表面布满超大岩石意味着 ， OSIRIS-REX团队不得不在他们的航天器上添加些额外的软件 。 他们延长了任务时间 ， 并花了额外的时间创建Bennu表面的3D地图 ， 构建了位于小行星上的所有岩石、巨石和凸起的目录 。 当探测器接近Bennu时 ， 它将严重依赖这个目录作为参考指南来抓取样品 。
劳雷塔表示：“探测器拍摄了照片 ， 并将它们与目录进行比较 ， 它会注意到：‘我原以为这块石头会在这里 ， 但实际上它向西移动了一米 。 这意味着原定计划需要改变 。 ’”在这种情况下 ， OSIRIS-REX将相应地调整其位置和速度 ， 这样的系统可以让航天器在进行最终样品抓取时更加精确 。
本文图片
Bennu上的南丁格尔陨石坑 ， OSIRIS-REX探测器看起来似乎很小
研究人员还赋予了OSIRIS-REX自己的方法 ， 如果情况变得危险 ， 可以中止样本采集程序 。 这艘探测器上的3D地图中包括一张所谓的“危险地图” ， 当OSIRIS-REX接近小行星时 ， 它会精确指出所有可能给探测器带来问题的巨石和岩石 。 如果OSIRIS-REX认为自己正在接近这些危险之一 ， 它可以自行决定停止采样过程 ， 并加速离开小行星 。
装备了这些工具 ， OSIRIS-REX探测器几乎准备好从Bennu的目标地点 ， 即一个名为南丁格尔的大陨石坑抓取样本 。 这个陨石坑中充满了大量的巨石和锯齿状的岩石 ， 这可能会破坏任务 。 但研究小组愿意冒这个险 ， 因为他们认为这一地区可能是在Bennu上寻找水和有机材料的最佳地点 。 事实上 ， 最近对该区域的一项研究发现 ， 与生物生命相关的碳分子很可能潜伏在陨石坑中 。 这并不意味着Bennu上存在生命 ， 但它可能意味着生命的基石可能存在于这颗小行星上 。 毕竟当太阳系刚刚诞生的时候 ， 它们也就在附近 。
今年 ， OSIRIS-REX团队进行了两次演练 ， 让探测器接近Bennu的表面 ， 就像它即将抓取样本一样 。 在第二次演练时 ， OSIRIS-REX距离小行星只有40米左右 。 在美国东部时间20日下午6点12分 ， 这艘探测器将执行样本采集任务 ， 用它的机械臂一直延伸到小行星表面 。 作为计划的一部分 ， 机械臂末端的一个圆柱形装置将轻拍南丁格尔陨石坑上的一个小点 ， 持续5秒钟 ， 并释放出一股氮气 。 这应该会将几块岩石推入圆柱体中 ， 而圆柱体最终将被收回OSIRIS-REX内部 。
如果由于某种原因 ， OSIRIS-Rex经历了整个过程而没有成功抓取样本 ， 任务团队当然可以再试一次 。 如果有必要 ， 他们有足够的燃料在Bennu附近待到明年5月份 。 唯一的限制因素是探测器上携带的氮气数量 。 OSIRIS-REX上只有三瓶氮气 ， 每次取样都会释放一整瓶氮气 。 因此 ， 在现实中 ， OSIRIS-REX只能尝试三次样本采集行动 。 弗洛伊德说：“除非我们接触到小行星表面 ， 否则我们不会打开瓶子 。 ”
也有可能OSIRIS-REX会接近并决定因为某块危险的岩石而中止任务 。 如果发生这种情况 ， 并且没有释放氮气 ， 那么研究小组仍然可以选择进行三次完整的采样尝试 。 然而 ， 问题是 ， 他们可能需要选择另一个地点来在这颗小行星上采样 。 在发生危险的情况下 ， OSIRIS-REX探测器将需要启动推进器来远离小行星 ， 尽管这可能会让事情变得有点儿混乱 。
亚利桑那大学OSIRIS-Rex任务的首席研究员但丁·劳雷塔(Dante Lauretta)说：“届时机械臂可能会将某些东西推来推去 ， 这就需要改变地点 。 ”这将使团队为南丁格尔陨石坑采集任务而绘制的地图完全无效 。 不过 ， 工程师们有多个备份采样地点 。 如果南丁格尔陨石坑的尝试失败 ， 他们会转移到名为Osprey的地方 ， 那里实际上没有第一个目标那么颠簸 。 如果Osprey的采集也失败 ， 还有其他地方可以试试 。
但是 ， 如果样本采集成功 ， 那么OSIRIS-REX团队就可以从小行星上带回有史以来最大的岩石样本 。 日本的两艘探测器Hayabusa和Hayabusa 2以前也从小行星上采集过样本 ， 但数量太少 。 第一艘探测器带回的岩石样本不到1毫克 ， 而第二艘目前正在返回地球的途中 ， 可能会带回大约100毫克的样本 。 Osiris-Rex将试图从Bennu获得多达60克的样本 ， 而这艘探测器原本有能力抓取多达2公斤的重量 。
根据OSIRIS-REX带来的惊喜有多大 ， 任务团队可能会决定是否进行第二次尝试 ， 以获得更多的样本 。 但如果他们确定已经获得了多达60克的样本 ， 那么他们就会开始准备返航 ， 并计划在3月份离开Bennu 。 这将开始为期两年的返回地球之旅做准备 ， 样本将于2023年9月空降到犹他州沙漠 。 （腾讯科技审校/金鹿）
推荐阅读
- 火星|首批来自火星的声音：NASA公布“毅力号”录制音频
- 宇航员|把女宇航员送月球生活，一个月要花多少钱？NASA计算?结果惊人
- nasa|NASA超重型运载火箭完成关键测试，将用于重返月球和登陆火星
- 火星|NASA支持，在火星地壳中有大量的水，人类移居火星“稳妥”了？
- nasa|NASA公布毅力号火星漫游的响动，听起来好像有人在偷轮毂盖……
- 小行星|较真丨NASA称21日有小行星和地球“亲密接触”，我们人类需要担心吗？
- 宇航员|最惨航天事故，7位宇航员摔得粉身碎骨，NASA隐瞒关键信息?
- 月球|NASA被逼到悬崖？中俄宣布共建月球基地，美国却称三年内登月
- nasa|NASA展示国际空间站“小型花园”和植物实验
- 火星|美国已有5台探测器着陆火星，为何还要天问一号的数据？