“奧西里斯-雷克斯”靠近貝努

文/鄒小端

“奧西里斯-雷克斯”任務是美國首次小行星采樣返回任務。探測器于2016年9月從美國佛羅里達卡納維拉爾角發射升空，前往小行星貝努開展研究并計劃采集60克樣品于2023年9月返回地球。任務的主要目標包括研究小行星的起源和資源，尋找生命起源的答案，以及研究提高小行星軌道預報精度的方法，保護人類和地球家園免遭恐龍的厄運。

成功入軌

2018年12月16日，“奧西里斯-雷克斯”飛越了貝努的南極，完成了對貝努的初步調查。之后，探測器轉移到距離小行星50公里的安全地點，以便導航小組有機會重新組合，為進入軌道做好準備。接下來，洛克希德·馬丁公司的工程師給探測器編程，讓它開始返回貝努北極上空約15公里的位置，準備在10天內三次點燃推進器，將探測器送入軌道。

12月31日，美國東部時間下午2點43分，正當地球上許多人準備迎接新年之際，1.1億公里之外的奧西里斯-雷克斯探測器僅點燃了一次推進器，短短8秒鐘，探測器進入了小行星貝努的軌道。隨著導航活動的結束，科學家們開始期待任務的科學制圖和樣本選址階段。

奧西里斯-雷克斯探測器以蝸牛般的速度在小行星周圍緩慢爬行，它的第一個軌道標志著人類的飛躍。此前從未有過地球上的航天器如此接近如此小的太空物體，其重力幾乎不足以使飛行器保持在穩定的軌道上。

目前，探測器將在距貝努約2公里處環繞貝努飛行，這比其他任何探測器都更接近它的研究天體。這個距離是將探測器鎖定在貝努軌道上的必要條件，貝努的引力只有地球引力的百萬分之一。探測器計劃在2月中旬以每圈62小時的速度環繞貝努運行。

現在，“奧西里斯-雷克斯”離貝努更近了，這顆小行星的物理細節將躍入更清晰的焦點，而對這堆原始碎片的探索也將變得越來越細致和集中。

“我們的軌道設計高度依賴于貝努的物理特性，比如它的質量和重力場，這些我們在到達之前都不知道。” “奧西里斯-雷克斯”的飛行動力學系統經理Mike Moreau說，“到目前為止，我們必須在計算機模擬中考慮各種可能的情況，以確保我們能夠安全控制如此接近貝努的探測器。”隨著對這顆小行星了解的增多，研究小組在最終的軌道設計中加入了新的信息。畢竟，“奧西里斯-雷克斯”任務是基于復雜的計算機程序設計的，這些程序可以準確地預測貝努的性質以及航天器的軌道運行情況。

科學家表示，盡管“奧斯里斯-雷克斯”處在盡可能穩定的軌道上，但貝努的引力是如此微弱，以至于要保證航天器穩定飛行還需要偶爾進行調整。

“奧西里斯-雷克斯”導航團隊將使用“微調”的動作，向一個或另一個方向輕微推進航天器，以糾正其軌道并對抗這些小力量（太陽輻射和熱壓力等）。如果探測器偏離貝努，或者其他問題迫使它進入安全模式，它就會被設定為遠離小行星，以避免撞擊。

探測器將在2020年夏天短暫地觸碰貝努的表面以取回樣本，并計劃于2023年9月將樣品送到地球。

首批探測數據

在剛剛過去的2018年12月，在美國地球物理學會AGU第100屆年會上，美國宇航局“奧西里斯-雷克斯”小行星采樣任務的科學團隊召開新聞發布會，公布了首批探測數據，首次向全世界展示了小行星貝努的表面細節。科學團隊在發布會上興奮地宣布：我們已經觀測到了水!

經過220萬公里的長途跋涉，奧西里斯-雷克斯探測器飛抵了小行星貝努，在這一接近目標的飛行階段，探測器將三個不同的儀器對準小行星表面開展科學探測。

從“奧西里斯-雷克斯”相機組獲得的數據證實了貝努的基于地面的望遠鏡觀測，并確認了科學團隊負責人Michael Nolan及其合作者在2013年開發的原始模型。該模型準確預測了小行星的實際形狀，貝努的直徑、旋轉速度、傾角和整體形狀幾乎與投影一致。預測形狀模型的一個偏差是貝努南極附近的巨石的大小。地基形狀模型計算出這塊巨石的高度至少為33英尺（10米）。 OCAMS觀測的初步計算表明，這塊巨石的高度接近164英尺（50米），寬度約為180英尺（55米）。

貝努的表面混合了非常多的巖石、巨石填充的區域和一些缺乏巨石的相對平滑的區域。但是，表面上的巨石數量高于預期。任務團隊將在更近的距離內進行進一步勘察，以更準確地評估適合的采樣點，兼具科學價值和技術可靠性，確保成功采樣帶回地球。

探測器搭載的兩個光譜儀，可見光與紅外光譜儀及熱輻射光譜儀揭示了含有氧和氫原子鍵合在一起的分子的存在，稱為“羥基”。團隊推測這些羥基存在于整個小行星中含水的粘土礦物中，意味著貝努的巖石材料曾與水相互作用。貝努本身太小而無法容納液態水，但這一發現確實表明液態水有時會出現在貝努的母體上。

美國宇航局戈達德太空飛行中心的儀器科學家艾米西蒙介紹說：“整個小行星中水合礦物的存在證實了貝努是太陽系形成早期的殘余物，是研究原始揮發物和有機物組成的優秀標本，當這些樣品在2023年返回地球時，將成為科學家們研究有關太陽系歷史和演變的寶庫。”