人類飛船成功到達小行星表面620米處!準備實施採樣

超弦 發佈 2020-01-27T00:21:57+00:00

近日,來自NASA的奧西里斯-雷克斯到達其小行星著陸本努地點上空620米,拍下了重要證據,證實了這是一個布滿巨石的小行星!

近日,來自NASA的奧西里斯-雷克斯到達其小行星著陸本努地點上空620米,拍下了重要證據,證實了這是一個布滿巨石的小行星!

2018年12月3日,美國宇航局的奧西里斯-雷克斯宇宙飛船抵達目標小行星本努。從那以後,探測器一直在觀測小行星的表面,尋找合適的著陸點來收集樣本。問題是,本努的表面比最初想像的要可怕,上面多是岩石,巨石叢生。

為什麼選擇這顆小行星?

小行星是太陽系早期的殘留物,天文學家認為像本奴這樣的小行星是時間膠囊,是太陽系早期的原始信使。本努是一顆碳質小行星,發現於1999年,它的碳質性質很重要,因為碳是有機化學的關鍵元素。它也是一個潛在的危險物體,在2175年到2199年間,有2700分之一的幾率撞擊地球。

之所以選擇它,還因為它離地球很近,而且它的軌道也很合適。在選擇目標時,有7000多顆近地小行星在考慮之中,但最終只有192顆有合適的軌道。本奴也是合適的尺寸。如果一顆小行星太小——直徑不到200米,那麼一旦它旋轉得太快,就無法保留適合取樣的表面物質,那麼所有的細粒物質都被送入太空。

還有很大一部分是因為本努富含碳的成分,自數十億年前小行星形成以來,它的原始碳沒有改變。像本奴這樣的小行星也含有有機分子、揮發物和胺基酸,它們可能是地球上生命的前身。科學家們想要知道像本奴這樣的小行星在地球上的生命中扮演了什麼角色,他們也想知道它們作為太陽系行星的基本組成部分的角色,這就是他們選擇它的原因。

採集計劃

奧西里斯-雷克斯的主要任務是從本努上收集樣本並帶回地球。這是一個相當困難的挑戰,要想成功,太空飛行器必須找到一個滿足兩個條件的採樣地點:它必須有合適的細粒度材料進行採樣,而且必須對太空飛行器安全。

該太空飛行器一直在密切研究這顆小行星的表面,去年12月,美國國家航空航天局(NASA)宣布,他們已將取樣地點縮小至4個以鳥類為主題的候選對象:翠鳥(Kingfisher)、魚鷹(Osprey)、磯鷂(Sandpiper)和南丁格爾(Nightingale)。在對這四個樣本進行了更仔細的觀察之後,NASA選擇了南丁格爾作為主要的採樣點,而魚鷹作為備選地點。

NASA選擇了南丁格爾作為本努的主要採樣地點是因為它相對來說沒有巨石,並且有合適的取樣材料。這都是偵察階段a計劃的一部分,現在任務在偵察階段B計劃,這個階段需要奧西里斯-雷克斯非常接近本奴才可以實施。原本太空飛行器的主軌道使得它位於小行星表面以上1.2公里。昨天,奧西里斯-雷克斯更近了。在將近11個小時的機動過程中,飛船飛到了距離地面620米以內的地方,飛過了南丁格爾基地,這片區域只有16米寬。

這是宇宙飛船進行過的最小的機動位移,它使用它的一個低推力反作用發動機總成(LTR)推進器來啟動進近。這些是飛船上最小的推進器,它們可以以3.7毫米/秒的速度移動飛船。而現在飛船用它的照相機建立了夜鶯基地的機載視覺模型。它將使用該模型通過其自然特徵跟蹤(NFT)系統來導航進出軌道網絡。

歐西里斯-雷克斯的備份採樣點,本努小行星上的魚鷹。2月11日,「歐西里斯-雷克斯」將對其備份採樣點「魚鷹」進行另一次近距離機動。今年3月,它將執行偵察c階段。在這一階段,飛船將接近本努250米以內。3月3日,它將在南丁格爾上空飛行,3月26日,它將在魚鷹做同樣的偵查。這些觀測將提供每個地點的關鍵高解析度圖像,以識別每個站點中豐富的細粒度材料。

一旦偵察階段C完成,OSIRIS-REx將進行兩次抽樣演練。它將練習離開軌道,直接經過採樣點到達預定的檢查點,然後返回安全軌道。在第二次演習中,它將離開軌道並移動到一個匹配點。它會在採樣點上空盤旋,然後再次返回軌道。

在進行實際的採樣操作之前,OSIRIS-REx將進行兩次採樣演練。這些排練對任務的成功至關重要。在每次演習期間,飛船將跟蹤和分析OCAMS和TAGCAMS圖像,以及雷射雷達數據。奧西里斯-雷克斯團隊將使用所有這些來驗證飛行系統是否運行良好。

最後的採樣

宇宙飛船的TAGSAM(觸摸-取樣-獲取機制)儀器將從Bennu收集一個風化層樣本。TAGSAM是一個關節機械臂。當歐西里斯-雷克斯接近南丁格爾時,它將把這條手臂伸向小行星的表面。宇宙飛船將非常緩慢地接近小行星。

不過它只會接觸表面很短的一段時間,大約5秒鐘,這已經足夠收集一個樣本了。它通過向表層吹入氮氣收集樣本,將細粒物質送出表層,然後被機械臂捕獲。然後它會測量樣品中的物質量,看看是否足夠。美國宇航局希望收集60克(2.1盎司)的樣本。

NASA有一種稱量樣本的新方法,一旦他們收集到樣本他們就會發射推進器遠離本努。然後,隨著機械臂的展開,他們將旋轉宇宙飛船。他們會測量轉動慣量,並將其與之前的旋轉進行比較。如果樣本不夠大,它可以重複這個過程。如果有必要,奧西里斯-雷克斯有足夠的氮來進行三次採樣。一旦美國宇航局進行了一個成功的樣本收集,機械臂頭將被放入樣本返回艙(SRC)。然後,奧西里斯-雷克斯將被運行到一個安全距離範圍內。

奧西里斯-雷克斯的樣品返回艙是一個帶隔熱罩和降落傘的航空外殼設計容器,用來管理它重返地球大氣層的過程。在那之後,宇宙飛船還有工作要做,它將在本努一直停留到2021年3月,研究這顆小行星。然後它將返回地球。奧西里斯-雷克斯的預計樣品回歸日期是2023年9月。如果一切順利,飛船將通過降落傘將SRC釋放到地球,在那裡它將被美國空軍的猶他測試和訓練基地回收。

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