NASA的小行星探测器将确定采样地点，计划2023年把样本带回地球

摘要：NASA的OSIRIS-REx探测器，在对1999RQ36近地小行星进行了为期一年的探测后，考察了四个备用采样点，现在将进一步缩小为两个，计划在2020年夏季“降落”在小行星上，然后采集50~2000克的小行星样本，并于2023年9月带回到地球。

1999RQ36小行星

这颗代号“1999RQ36”的近地小行星，英文名为Bennu（贝努），发现于1999年，直径大约550米，该小行星轨道的近日点在地球轨道内，远日点在地球轨道外，轨道行迹非常接近地球轨道，属于阿波罗型小行星，对地球具有非常高的危险性。

1999RQ36小行星的公转周期为1.2年，每过6年会接近地球一次，科学家的计算表明，该小行星将于2135年穿过地球和月球之间，然后在2181年与地球的距离达到最近，此时撞击地球的概率只有两千分之一。

由于微小的影响，都会对小行星未来轨道产生巨大的偏差，所以科学家对小行星的轨道预测非常有限，如果这么大的小行星撞击地球，将会对地球生命造成毁灭性影响。

科学家猜测，这颗小行星极有可能是太阳系形成之初残留下来的，保留了太阳系形成时的物质，对它的研究有可能揭开太阳系形成之谜，所以1999RQ36小行星成了OSIRIS-REx探测器的目标天体。

OSIRIS-REx探测器

2016年9月8日，NASA发射了名为“OSIRIS-REx”的探测器，全称“Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer”，这颗探测器的任务之一，就是从1999RQ36小行星上采集样本，然后再带回地球。

OSIRIS-REx探测器于2018年12月3日抵达1999RQ36小行星，在距离小行星19公里外与小行星同步飞行，并通过光谱分析仪，在小行星上发现了水存在的证据。

在2019年6月12日，探测器第二次接近小行星，将飞船置于轨道B上，距离小行星的表面只有680米。

下面是探测器对1999RQ36小行星，拍摄的部分高清图像

（1）探测器上的激光测高仪，对小行星表面进行了1100万次的测量，得到了小行星的3D模型图，其中深蓝色区域比红色区域低大约60米，而黑色部分是没有测量到的区域。

（2）下图中的大石块，尺寸有52米，位于小行星南半球处，分别由左右两架相机拍摄。

样本采集

与日本隼鸟2号（着陆龙宫小行星，直径大约900米）不同的是，1999RQ36小行星的引力实在太小了，OSIRIS-REx探测器采用一种接触式的采集方式，而不是像隼鸟2号那样直接着陆。

OSIRIS-REx探测器使用一根大约2米长的机械臂，在机械臂末端有一个形似喷头的采集器，当探测器准备采集样本时：

（1）探测器首先会抵达小行星表面125米的安全位置，然后评估风险程度，如果某项数据超出安全值，探测器将会立刻上升到安全高度等待地面命令。

（2）若安全位置各项数据正常，探测器就会切换到功率最小的推进器继续下降。

（3）当到达55米的高度时，探测器会以0.1米每秒的速度接近小行星。

（4）当机械臂接触小行星表面时，计时器开始工作，同时机械臂弹簧压缩吸收探测器的动能。

（5）同时，采集器中的高压氮气喷出，把直径小于2.5厘米的样本吹入收集器当中，预计能采集50~2000克的样本。

（6）数秒之后（根据实际情况确定时间），采集器停止工作，机械臂的弹簧弹起，把探测器与小行星进行分离。

（7）推进器工作，探测器以0.7米每秒的速度转移到安全高度。

四个采样地点

OSIRIS-REx探测器在前面一年的探测中，重点寻找最佳的采样地点，并预选了四个备用采样点，以四种鸟的命名，分别叫做：夜莺（Nightingale）、鱼鹰（ Osprey）、翠鸟（Kingfisher）和矶鹞（Sandpiper）。

四个位置在小行星上的3D位置演示：

地点一：夜莺

小行星北极附近的一个小坑内，被一个更大的坑（直径70米）包围着，位于坑中心偏西的位置，这里主要有着深色的细颗粒物质，颜色变化最大，表面温度最低。

采集器要求的样本颗粒直径必须小于2.5厘米，还要避免较大石块带来的威胁，在夜莺处还有着多个可供选择的精确采样点。

但是夜莺周围存在几个较大的巨石，对探测器的采集有一定风险。

地点二：鱼鹰

赤道附近一个直径20米的小环形山内，富碳物质据有较高的光谱特性，颜色变化排名第二，岩石可能呈现多样性。

由于小行星的赤道隆起，此处可能同时包含了小行星南半球和北半球的物质，是比较理想的采集点。

可以看到，在鱼鹰处有一块深色物质，北部则有一块大而平的巨石。

上图把10~21厘米的岩石用黄色标出，大于21厘米的岩石用红色标出，方便研究人员选择最佳的采样地点。

地点三：翠鸟

赤道附近的一个小坑内（直径8米），小坑被巨石包围着。

但是在半径5米内没有大块岩石，水矿物质也具有较高的光谱特性。

地点四：矶鹞

在南半球的一个大型环形山东南侧，在半径5米内，所处位置相对平坦。

但是在矶鹞周围，有许多大石块。

矶鹞周围有两个较小的坑，可能会给矶鹞注入相对年轻的物质，在所有采样地点中，矶鹞的反照率排第二，而且还存在水合物，表明这里可能含有未变形的富碳物质。

目前，NASA的研究人员已经仔细研究了四个样本采集点的影响因素，接下来将着重挑选出“主采样点”和“备用采样点”，一旦确定下来，探测器接下来的工作将为明年夏天的采样动作做准备，计划2023年9月把样本带回到地球。

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