近日,来自NASA的奥西里斯-雷克斯到达其小行星着陆本努地点上空620米,拍下了重要证据,证实了这是一个布满巨石的小行星!
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2018年12月3日,美国宇航局的奥西里斯-雷克斯宇宙飞船抵达目标小行星本努。从那以后,探测器一直在观测小行星的表面,寻找合适的着陆点来收集样本。问题是,本努的表面比最初想象的要可怕,上面多是岩石,巨石丛生。
为什么选择这颗小行星?
小行星是太阳系早期的残留物,天文学家认为像本奴这样的小行星是时间胶囊,是太阳系早期的原始信使。本努是一颗碳质小行星,发现于1999年,它的碳质性质很重要,因为碳是有机化学的关键元素。它也是一个潜在的危险物体,在2175年到2199年间,有2700分之一的几率撞击地球。
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之所以选择它,还因为它离地球很近,而且它的轨道也很合适。在选择目标时,有7000多颗近地小行星在考虑之中,但最终只有192颗有合适的轨道。本奴也是合适的尺寸。如果一颗小行星太小——直径不到200米,那么一旦它旋转得太快,就无法保留适合取样的表面物质,那么所有的细粒物质都被送入太空。
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还有很大一部分是因为本努富含碳的成分,自数十亿年前小行星形成以来,它的原始碳没有改变。像本奴这样的小行星也含有有机分子、挥发物和氨基酸,它们可能是地球上生命的前身。科学家们想要知道像本奴这样的小行星在地球上的生命中扮演了什么角色,他们也想知道它们作为太阳系行星的基本组成部分的角色,这就是他们选择它的原因。
采集计划
奥西里斯-雷克斯的主要任务是从本努上收集样本并带回地球。这是一个相当困难的挑战,要想成功,航天器必须找到一个满足两个条件的采样地点:它必须有合适的细粒度材料进行采样,而且必须对航天器安全。
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该航天器一直在密切研究这颗小行星的表面,去年12月,美国国家航空航天局(NASA)宣布,他们已将取样地点缩小至4个以鸟类为主题的候选对象:翠鸟(Kingfisher)、鱼鹰(Osprey)、矶鹞(Sandpiper)和南丁格尔(Nightingale)。在对这四个样本进行了更仔细的观察之后,NASA选择了南丁格尔作为主要的采样点,而鱼鹰作为备选地点。
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NASA选择了南丁格尔作为本努的主要采样地点是因为它相对来说没有巨石,并且有合适的取样材料。这都是侦察阶段a计划的一部分,现在任务在侦察阶段B计划,这个阶段需要奥西里斯-雷克斯非常接近本奴才可以实施。原本航天器的主轨道使得它位于小行星表面以上1.2公里。昨天,奥西里斯-雷克斯更近了。在将近11个小时的机动过程中,飞船飞到了距离地面620米以内的地方,飞过了南丁格尔基地,这片区域只有16米宽。
这是宇宙飞船进行过的最小的机动位移,它使用它的一个低推力反作用发动机总成(LTR)推进器来启动进近。这些是飞船上最小的推进器,它们可以以3.7毫米/秒的速度移动飞船。而现在飞船用它的照相机建立了夜莺基地的机载视觉模型。它将使用该模型通过其自然特征跟踪(NFT)系统来导航进出轨道网络。
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欧西里斯-雷克斯的备份采样点,本努小行星上的鱼鹰。2月11日,“欧西里斯-雷克斯”将对其备份采样点“鱼鹰”进行另一次近距离机动。今年3月,它将执行侦察c阶段。在这一阶段,飞船将接近本努250米以内。3月3日,它将在南丁格尔上空飞行,3月26日,它将在鱼鹰做同样的侦查。这些观测将提供每个地点的关键高分辨率图像,以识别每个站点中丰富的细粒度材料。
一旦侦察阶段C完成,OSIRIS-REx将进行两次抽样演练。它将练习离开轨道,直接经过采样点到达预定的检查点,然后返回安全轨道。在第二次演习中,它将离开轨道并移动到一个匹配点。它会在采样点上空盘旋,然后再次返回轨道。
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在进行实际的采样操作之前,OSIRIS-REx将进行两次采样演练。这些排练对任务的成功至关重要。在每次演习期间,飞船将跟踪和分析OCAMS和TAGCAMS图像,以及激光雷达数据。奥西里斯-雷克斯团队将使用所有这些来验证飞行系统是否运行良好。
最后的采样
宇宙飞船的TAGSAM(触摸-取样-获取机制)仪器将从Bennu收集一个风化层样本。TAGSAM是一个关节机械臂。当欧西里斯-雷克斯接近南丁格尔时,它将把这条手臂伸向小行星的表面。宇宙飞船将非常缓慢地接近小行星。
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不过它只会接触表面很短的一段时间,大约5秒钟,这已经足够收集一个样本了。它通过向表层吹入氮气收集样本,将细粒物质送出表层,然后被机械臂捕获。然后它会测量样品中的物质量,看看是否足够。美国宇航局希望收集60克(2.1盎司)的样本。
NASA有一种称量样本的新方法,一旦他们收集到样本他们就会发射推进器远离本努。然后,随着机械臂的展开,他们将旋转宇宙飞船。他们会测量转动惯量,并将其与之前的旋转进行比较。如果样本不够大,它可以重复这个过程。如果有必要,奥西里斯-雷克斯有足够的氮来进行三次采样。一旦美国宇航局进行了一个成功的样本收集,机械臂头将被放入样本返回舱(SRC)。然后,奥西里斯-雷克斯将被运行到一个安全距离范围内。
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奥西里斯-雷克斯的样品返回舱是一个带隔热罩和降落伞的航空外壳设计容器,用来管理它重返地球大气层的过程。在那之后,宇宙飞船还有工作要做,它将在本努一直停留到2021年3月,研究这颗小行星。然后它将返回地球。奥西里斯-雷克斯的预计样品回归日期是2023年9月。如果一切顺利,飞船将通过降落伞将SRC释放到地球,在那里它将被美国空军的犹他测试和训练基地回收。
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作者:
F_Robot,
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原文地址《
报告地球!探测器成功抵达近地小行星表面620米!》发布于2020-1-28
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