三問科普美國首個小行星採樣任務

新華社

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【亞太日報訊】(記者林小春)美國“奧西裏斯-REx”探測器8日啟程,前往貝努小行星採集樣本並送回地球。這是美國第一個小行星採樣任務,整個計劃耗資約8億美元。下面幾個問答有助於詳細了解這一任務。

問:太陽系內已知小行星超過50萬顆,為什么選擇貝努小行星?

答:美國航天局解釋說,這首先與距離有關。“奧西裏斯-REx”靠太陽能驅動,不能飛得太遠,所以這個小行星的軌道距離太陽不能超過1.6個天文單位(1個天文單位為地球與太陽的平均距離);但又不能靠得太近,距離太陽不能少於0.8個天文單位,否則還要增加降溫設備。

在2008年確定目標小行星時發現,已知近地小行星中,符合距離標準的只有192顆。

除了距離要求,小行星的體型也不能太小。個頭越小,旋轉速度往往越快。直徑小於200米,它表面的鬆散物質可能因轉得太快而拋射出去,探測器就很難從其表面採集到樣本。加上這一條件,符合標準的小行星減少至26顆。

第三個條件是表面成分。符合要求的是碳含量豐富、自太陽系形成以來沒有發生明顯變化的原始小行星,它們含有氨基酸等有機分子和揮發物,正是這些成分幫助地球上形成了生命。這樣一看,候選者就只剩下5顆。

最終,美國航天局挑中貝努小行星,它的直徑為492米,每1.2年繞太陽一圈,每6年飛近地球一次,自轉一圈用時約4個小時。項目首席科學家、美國亞利桑那大學的丹特·勞雷塔說:“通過雷達與望遠鏡觀測數據,我們已經對貝努小行星有了很好的了解,我們感到選它可以減少任務風險。”

問:怎樣完成採樣?

答:探測器到小行星上採樣,主要有兩種方式:登陸採樣和飛近採樣。世界第一個小行星採樣探測器是日本的“隼鳥”號,它就是在小行星上短暫著陸採集岩石樣本,但其間出現多次故障,最終只採集到很少的物質微粒。“奧西裏斯-REx”採取第二種方式,慢慢飛近貝努小行星,在距離小行星約3.4米時伸出一個叫“一觸即走樣本獲得裝置”的機械臂採樣。

勞雷塔解釋說,他們也曾考慮過登陸方式,但小行星表面有許多未知因素,還要使用“魚叉”等錨定裝置,風險很高。歐洲航天局的“菲萊”著陸器在登陸彗星時意外發生彈跳問題,因此他認為採取飛近採樣方式很明智。

在“奧西裏斯-REx”機械臂的前端,是一個圓盤狀的取樣頭,可與小行星表面“親密”接觸約3秒。接觸期間,探測器向小行星表面的鬆散物質吹出氮氣,將它們吹進取樣頭。然後,探測器確認採集樣本是否達到60克。探測器攜帶的氮氣可以支持3次採樣嘗試,成功一次就不再重復進行。

按計劃,“奧西裏斯-REx”將於2023年9月抵達地球,但它自身並不返回,而是彈出樣本艙,後者在降落傘的幫助下著陸位於美國鹽湖城西南的猶他試飛訓練區。而探測器主體部分仍將停留在繞太陽運轉的軌道上。

美國航天局說,樣本取回後,除留給美國研究人員當下研究的部分,還將拿出75%留給將來的研究人員使用,因為隨著科學的發展,可能會有今天未知的科學問題出現;4%的樣本將提供給該任務的主要合作夥伴加拿大;0.5%提供給日本。

問:為什么事關小行星防禦計劃?

答:理論上,小行星撞地球的風險確實存在。為此,美國航天局於2005年成立“近地天體項目”,目標是到2020年找到90%的直徑140米以上、從地球周邊4500萬公里以內掠過的近地小天體,包括小行星、彗星和大型碎片,將地球遭近地小天體撞擊的幾率降到最低。

美國航天局說,據估算,迄今已找到95%的對地球可能有威脅、直徑大於1公里的小行星與彗星。從目前情況看,未來100年地球沒有遭撞擊的重大威脅。但是,與貝努小行星一樣大小的近地小行星至今只發現了約51%,而直徑小於140米的近地小行星只找到了約5%。

確認近地小行星的軌道至關重要,但在各種影響因素中,最大的不確定性就是雅科夫斯基效應,即小行星吸收陽光、釋放熱量時會對自身產生微小推力。貝努小行星就被認為是一顆有潛在威脅的小行星。計算顯示,它在2175年至2199年之間撞擊地球的可能性為2700分之一。

勞雷塔說,自1999年被發現以來,貝努小行星在雅科夫斯基效應作用下的軌道改變超過160公里。“我們真的想弄清楚這種現象,這樣我們就能更好地了解貝努小行星,並將這一認識應用於所有小行星,不僅在近地空間,而是在整個太陽系”。