天外来新土！美国首个小行星采样任务返回地球
天外来新土！美国首个小行星采样任务返回地球语宙
2023年09月24日 23:30:06
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https://x0.ifengimg.com/res/2023/A7D291651E852AFDA52831CCF4E6679F75656BD4_size9398_w600_h337.gif人从未比在太空行走时显得更为渺小，或更为伟大太空飞行7年后，NASA小行星探测器奥西里斯-REx（OSIRIS-REx）的样本返回舱于北京时间今天（9月24日）晚间在美国西部沙漠着陆。这是美国首个小行星采样返回任务。https://d.ifengimg.com/w1080_h590_q90_webp/x0.ifengimg.com/res/2023/A723448027649BF05392E6F4F9605DE64F75C551_size489_w1080_h590.png▲样本返回舱着陆（图源：NASA Live）耗资10亿美元的奥西里斯-REx 任务是2016年9月8日从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射的，近两年后抵达小行星贝努（Bennu）周围，然后又花了两年时间对其表面进行扫描和成像。2020年10月20日，从轨道上对贝努的地形进行仔细观察后，探测器降落到这颗平均直径490米的小行星表面，收集了约250克样本，存入探测器的样本返回舱中。2021年5月，探测器推进系统点火，开始返回19亿公里之外的地球。刚刚，它的样本返回舱完成了任务最困难的环节之一：地球大气层再入与着陆。https://x0.ifengimg.com/res/2023/4B72528F189893B7317CD124CCC2E05385C76F25_size6822_w440_h248.gif▲着陆瞬间（图源：NASA Live）https://d.ifengimg.com/w340_h240_q90_webp/x0.ifengimg.com/res/2023/12779B030959F62E165711DC97F18B2E1681C344_size13_w340_h240.jpg贝努是什么星？贝努是1999年发现的一颗小行星，以古埃及神话中的不死鸟命名，其形状大致呈球形，像一个旋转的陀螺。奥西里斯-REx 探测器的高分辨率数据显示，它的表面很粗糙，有200多块直径大于10米的巨石，其中最大的一块直径为58米。巨石中含有长达1米以上的碳酸盐矿物。有着45亿年历史的贝努小行星，就像来自太阳系演化早期的时光胶囊。它的碳有机分子中包含了地球生命的必要成分，以及在有水存在时能发生变化的矿物质。研究人员认为，地球上至少有一部分水和有机分子来自小行星。因此，贝努这样的小天体很可能为生命的起源提供线索。NASA决定探测这颗小行星的另一个原因在于，2178年至2290年间，贝努撞击地球的总几率高达1800分之一，是最危险的小行星之一。https://x0.ifengimg.com/res/2023/A9C2A7207CAA6E73FE712A3396E797410B5DEF16_size924_w330_h330.gif▲旋转的贝努（图源：NASA）https://d.ifengimg.com/w340_h240_q90_webp/x0.ifengimg.com/res/2023/12779B030959F62E165711DC97F18B2E1681C344_size13_w340_h240.jpg样本怎样返回？两年4个月的返回飞行中，奥西里斯-REx 探测器基本上处于低功耗模式。随着探测器逐渐接近地球，NASA唤醒了它的某些系统，提高了探测器的功率，确保其轨道和方向能准确抛下样本返回舱。最小的错位也可能导致任务失败，让返回舱以毁灭性的速度坠落或者完全错过地球，飞向太空。在地球上空约10万公里高度，样本返回舱与探测器分离。探测器启动发动机以偏离地球，朝着新的任务目标——阿波菲斯小行星（Apophis）飞行。它将更名为奥西里斯-APEX（“奥西里斯-阿波菲斯探测器”的缩写），计划2029年进入阿波菲斯小行星的轨道，执行为期18个月的探测任务。样本返回舱在分离约4小时后进入地球大气层。随着空气密度越来越大，它完全被包裹成一个火球。防热层能吸收和消散再入过程中产生的热量，其形状减缓了返回舱的下降速度，让它不会因空气燃烧摩擦而解体。在减速最激烈的阶段，返回舱将承受32倍于自身重量的力。进入地球大气层约两分钟后，返回舱承受的力下降至自身重量的1.4倍左右。此时，锥状降落伞展开，将返回舱的飞行从高超音速减到亚音速。返回舱进入犹他州国防部测试训练靶场上空16公里空域时，地面雷达站开始跟踪，并将着陆位置确定在9米范围内。距离地面约1.6公里处，主降落伞展开。最后，返回舱降落在该靶场58公里×14公里的着陆回收区内。https://x0.ifengimg.com/res/2023/AA25E49520D47A42B995F764A0E5FEBE23775CA4_size9247_w600_h337.gif▲返回舱与探测器分离模拟（图源：NASA）
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