三問科普美國首個小行星採樣任務

【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”。