美国首个小行星采样任务问与答

2016年09月09日来源： 新华社

　　新华社华盛顿９月８日电（记者林小春）美国“奥西里斯－ＲＥｘ”探测器８日启程，前往贝努小行星采集样本并送回地球。这是美国第一个小行星采样任务，整个计划耗资约８亿美元。下面几个问答有助于详细了解这一任务。

　　问：太阳系内已知小行星超过５０万颗，为什么选择贝努小行星？

　　答：美国航天局解释说，这首先与距离有关。“奥西里斯－ＲＥｘ”靠太阳能驱动，不能飞得太远，所以这个小行星的轨道距离太阳不能超过１．６个天文单位（１个天文单位为地球与太阳的平均距离）；但又不能靠得太近，距离太阳不能少于０．８个天文单位，否则还要增加降温设备。

　　在２００８年确定目标小行星时发现，已知近地小行星中，符合距离标准的只有１９２颗。

　　除了距离要求，小行星的体型也不能太小。个头越小，旋转速度往往越快。直径小于２００米，它表面的松散物质可能因转得太快而抛射出去，探测器就很难从其表面采集到样本。加上这一条件，符合标准的小行星减少至２６颗。

　　第三个条件是表面成分。符合要求的是碳含量丰富、自太阳系形成以来没有发生明显变化的原始小行星，它们含有氨基酸等有机分子和挥发物，正是这些成分帮助地球上形成了生命。这样一看，候选者就只剩下５颗。

　　最终，美国航天局挑中贝努小行星，它的直径为４９２米，每１．２年绕太阳一圈，每６年飞近地球一次，自转一圈用时约４个小时。项目首席科学家、美国亚利桑那大学的丹特·劳雷塔说：“通过雷达与望远镜观测数据，我们已经对贝努小行星有了很好的了解，我们感到选它可以减少任务风险。”

　　问：怎样完成采样？

　　答：探测器到小行星上采样，主要有两种方式：登陆采样和飞近采样。世界第一个小行星采样探测器是日本的“隼鸟”号，它就是在小行星上短暂着陆采集岩石样本，但其间出现多次故障，最终只采集到很少的物质微粒。“奥西里斯－ＲＥｘ”采取第二种方式，慢慢飞近贝努小行星，在距离小行星约３．４米时伸出一个叫“一触即走样本获得装置”的机械臂采样。

　　劳雷塔解释说，他们也曾考虑过登陆方式，但小行星表面有许多未知因素，还要使用“鱼叉”等锚定装置，风险很高。欧洲航天局的“菲莱”着陆器在登陆彗星时意外发生弹跳问题，因此他认为采取飞近采样方式很明智。

　　在“奥西里斯－ＲＥｘ”机械臂的前端，是一个圆盘状的取样头，可与小行星表面“亲密”接触约３秒。接触期间，探测器向小行星表面的松散物质吹出氮气，将它们吹进取样头。然后，探测器确认采集样本是否达到６０克。探测器携带的氮气可以支持３次采样尝试，成功一次就不再重复进行。

　　按计划，“奥西里斯－ＲＥｘ”将于２０２３年９月抵达地球，但它自身并不返回，而是弹出样本舱，后者在降落伞的帮助下着陆位于美国盐湖城西南的犹他试飞训练区。而探测器主体部分仍将停留在绕太阳运转的轨道上。

　　美国航天局说，样本取回后，除留给美国研究人员当下研究的部分，还将拿出７５％留给将来的研究人员使用，因为随着科学的发展，可能会有今天未知的科学问题出现；４％的样本将提供给该任务的主要合作伙伴加拿大；０．５％提供给日本。

　　问：为什么事关小行星防御计划？

　　答：理论上，小行星撞地球的风险确实存在。为此，美国航天局于２００５年成立“近地天体项目”，目标是到２０２０年找到９０％的直径１４０米以上、从地球周边４５００万公里以内掠过的近地小天体，包括小行星、彗星和大型碎片，将地球遭近地小天体撞击的几率降到最低。

　　美国航天局说，据估算，迄今已找到９５％的对地球可能有威胁、直径大于１公里的小行星与彗星。从目前情况看，未来１００年地球没有遭撞击的重大威胁。但是，与贝努小行星一样大小的近地小行星至今只发现了约５１％，而直径小于１４０米的近地小行星只找到了约５％。

　　确认近地小行星的轨道至关重要，但在各种影响因素中，最大的不确定性就是雅科夫斯基效应，即小行星吸收阳光、释放热量时会对自身产生微小推力。贝努小行星就被认为是一颗有潜在威胁的小行星。计算显示，它在２１７５年至２１９９年之间撞击地球的可能性为２７００分之一。

　　劳雷塔说，自１９９９年被发现以来，贝努小行星在雅科夫斯基效应作用下的轨道改变超过１６０公里。“我们真的想弄清楚这种现象，这样我们就能更好地了解贝努小行星，并将这一认识应用于所有小行星，不仅在近地空间，而是在整个太阳系”。