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线上大三巴官网:NASA 的 OSIRIS-REx 探测器即将登陆小行星并采样

(来源:网站编辑 2020-10-12 18:57)
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▲ 经过4.5小时的缓慢下降,线上大三巴官网:OSIRIS-REx探测器将在几秒钟内登陆小行星贝努并采样(想象图)

北京工夫 9 月 28 日音讯,美国国家航空航天局(NASA)近日颁布颁发,旨在停止小行星采样并返回的 OSIRIS-REx 探测器将于 10 月 20 日登陆小行星贝努(Bennu,即小行星 101955)。届时这台探测器将毛骨悚然地停止长达 4.5 小时的下降,然后在几秒钟内接触并脱离这颗小行星。

OSIRIS-REx 探测器的全称是 “太阳系起源、光谱解析、资本识别、安适保障、小行星风化层探究者”(Origins,Spectral Interpretation,Resource Identification,Security,Regolith Explorer)。NASA 已经选定了它的着陆点,即 “夜莺”(Nightingale),位于贝努北半球一个直径 16 米的岩石区域。这个候选地点被以为具有颗粒最细的泥土。

这台卡车大小的探测器装有一个机械臂,用来网络小行星外貌的样品。科学家们希望这项任务能加深我们对行星造成及生命起源的体会,并更深切地探究可能影响地球的小行星。着陆地点之所以选中 “夜莺”,是由于这是贝努外貌最分明的区域之一,最容易接触到微小颗粒物质。

然而,着陆点四周有一些庞大的、好像建筑物大小的石块,只要一个大约几个泊车位大小的地方可供下降。另一方面,若是着陆稍有误差,OSIRIS-REx 探测器的处境也可能十分不妙。

贝努位于地球和火星之间,间隔地球约 3.34 亿公里。在如斯远的间隔上,从 OSIRIS-REx 探测器到 NASA 总部之间的信号传递大约必要 18.5 分钟。这意味着人工着陆是不成能的,所有胜利着陆的希望都依靠在机载自主体系上。

依据方案,OSIRIS-REx 探测器应该网络至少 57 克的小行星岩石资料带回地球。这将是自阿波罗任务以来最大的样品采集任务,而阿波罗任务取得了更多的资金,在采集样品时也得到了地面上更多的帮手。若是贝努外貌的物质采集胜利,OSIRIS-REx 探测器将于 2023 年 9 月 24 日返回地球。

NASA 还吐露了 OSIRIS-REx 探测器将如安在小行星外貌着陆的一些细节。这场四个半小时的考验将分为三个步骤。第一步是点燃 OSIRIS-REx 探测器上的推进器,使其分开间隔外貌约 770 米的轨道。

轨道高度之所以这么低,是由于贝努的平均半径只要 246 米,整体的引力很小。此时,探测器的采样臂,称为 “接触即走样品采集机制”(Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism,简称 TAGSAM),将展开并向下指向贝努。懦弱的太阳能电池板将在探测器上方以 Y 字形翼状展开,以安适避开任何伤害。

TAGSAM 的采样头将是探测器惟一会接触到贝努外貌的局部。OSIRIS-REx 项目副主管麦克 • 莫罗体现,这项任务经过了多年的方案和艰苦工作,而在届时的登陆过程中,TAGSAM 根本上只与小行星外貌接触 5 到 10 秒钟。

NASA 的工作职员将授权 OSIRIS-REx 探测器自主下降,它将使用一个名为 “自然特性跟踪”(Natural Feature Tracking,简称 NFT)的导航体系控制自身的着陆。该体系利用了 OSIRIS-REx 任务所拍摄的小行星外貌的全数具体图像,并将其转化为一张地图,指出了所有潜在的伤害。若是着陆偏离了各种预先定义的限定,可能使探测器处于伤害中,该体系就会执行预先编程的中止任务。

若是发生这种环境,NASA 将重新组织任务团队并在稍后的日期再次尝试。探测器缓慢不变的降落过程大约必要 4 个小时,然后在大约 125 米的高度停止所谓的 “检查点”(Checkpoint)灵敏。


随着推进器的再一次点火,缓慢的降落将变得更陡、更快,探测器也越来越接近小行星外貌。大约 11 分钟后,将停止第三次也是最后一次灵敏,即 “赛末点”(Matchpoint)。此时,计算机体系将利用推进器,将探测器不变在间隔着陆点 54 米的高度。OSIRIS-REx 探测器将再次放慢速率,并试图在接近小行星之前与其改变相匹配。

NASA 预测,OSIRIS-REx 探测器在小行星外貌着陆的工夫不会超过 16 秒。之后,探测器的氮气瓶将喷出气体,从贝努的外貌吹起碎屑。探测器将在再次点火前尝试采集一些碎屑,然后撤到安适的轨道上。在这次具有里程碑意义的着陆后一周,NASA 能力知道是否能胜利取得约 60 克的小行星物质。

10 月 22 日,一架机载拍照机将对可伸缩采样臂停止拍摄,以查看是否采集了任何物质。10 月 24 日,OSIRIS-REx 探测器将尝试确定这些物质的质量。若是采样量足够,这些物质将被安适地包装起来,放在 “样品返回舱”(Sample Return Capsule,简称 SRC)中,起头返回地球的旅程。

若是采样量不能令 NASA 得意,OSIRIS-REx 探测器将返回小行星上方并再次尝试,由于探测器携带了足够的氮气,能够停止三次尝试。若是真的发生这种环境,NASA 将放弃 “夜莺”,将下降点改为备用的 “鱼鹰”(Osprey),而且最早也要到 2021 年 1 月才会再次着陆。

贝努外貌的灶神星碎片

NASA 拍摄的小行星 “贝努”的图像显示,它的外貌还有另一颗小行星的碎片,并且 “极其豁亮”。这些碎片来自灶神星(Vesta),大小从 1.5 米到 4.3 米不等,漫衍在贝努的南半球及此中心附近。

钻研职员从 OSIRIS-REx 探测器的图像中检测到了这些巨石,它们看起来比四周的深色富碳区域要豁亮得多。探测器利用机载光谱仪剖析了这些碎片,发现了辉石矿物的迹象——这是灶神星上的一种已知化合物。

NASA 钻研职员以为,这些物质来自贝努的母小行星,后者受到了灶神星碎片的撞击。NASA 戈达德太空飞行中心的汉娜 · 卡普兰说:“我们的主要如果是,一块灶神星的碎片撞击了贝努的母小行星,之后贝努就从母小行星那里‘继承’了这些物质。后来,当这颗母小行星发生灾难性的断裂时,它的一局部碎片在本身重力作用下汇集造成了贝努,包孕一些来自灶神星的辉石。”

小行星 “贝努”,由 OSIRIS-REx 探测器拍摄于 2018 年 12 月 2 日。

OSIRIS-REx 探测器任务将若何从小行星上获取样品?

科学家体现,这颗古夙儒的小行星可能含有生命起源的线索。据信,它造成于 45 亿年前,携带着太阳系诞生时的残冷炙物质。

OSIRIS-REx 探测器于美国东部工夫 2016 年 9 月 8 日 19 时 05 分搭载阿特拉斯 5 号火箭发射升空。在认真调查了贝努小行星的特性并确定最适宜的取样地点后,OSIRIS-REx 探测器将利用机械臂网络约 60 至 2000 克的小行星外貌物质,并在 2023 年通过一个可拆卸的太空舱将样品送回地球。

为了在小行星外貌采集样本,OSIRIS-REx 探测器将在一个特定区域上空回旋,然后以每秒 10 厘米的速率缓慢而柔柔地下降。探测器还携带着激光高度计和亚利桑那大学提供的一套摄像机,以及光谱仪和激光雷达。

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