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仅距离75米,美国深空飞船即将着陆小行星,中国何时能做到?

中国虽说是一个航天大国,但是在一些先进技术上还是远远不够的,比如说深空探测技术

仅距离75米,美国深空飞船即将着陆小行星,中国何时能做到?

像是目前环绕太阳系其他行星的观测卫星,几乎清一色是由美国NASA发射的。就连隔壁的日本,在深空探测方面迈的步子也比我们大。早在2019年11月13日,日本的小行星探测器“隼鸟二号”就已经完成登陆龙宫星、采样的任务,并点亮最先进的离子推进器开始返回地球。

并且2003年日本的“隼鸟号”就已成功登陆小行星25143并利用离子推进器于2010年返回地球。

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而在2020年4月15日,来自美国的奥西里斯-雷克斯下称“奥西里斯”)号小行星探测器也完成了登陆前最后一次预演,成功抵达距小行星表面75米的地方,即将展开最后的登陆采样任务。

目标:“钻石”星

奥西里斯号于2016年9月8日从美国卡纳维拉尔角角发射,并于2018年12月3日成功抵达目的地:小行星贝努。这也是美国航天史上第一个执行小行星登陆采样并返回的任务。

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贝努星天文编号为小行星101955,距地球约1.22亿公里,因为外形貌似钻石,也经常被称为“钻石小行星”。其直径只有492米,是目前人类探测登陆的最小的天体。不过虽然它个头小,但是其本身可是个危险角色。

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根据自动化监测危险近地天体系统的数据,贝努星已被列为撞击地球最高危的潜在天体,根据预测的概率,贝努星在2175-2199年间撞击地球的概率为1/2500

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作为太阳系早期的遗留产物,贝努星是人类探究太阳系早期原始成分和有机物起源的绝佳目标。当奥西里斯号采样完成后,预计将于2023年返回地球。

意外发现:黑洞与水

奥西里斯号上搭载有风化层X射线成像光谱仪,这是一个由麻省理工学院学生建造的仪器。当奥西里斯号在使用它对贝努星进行观测时,意外在哥伦比亚星座方向发现了一个活跃的黑洞

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原本这个X射线光谱仪只是为了观测贝努星受到太阳辐射时发出的X射线,没想到在2019年11月11日,歪打正着地发现了这个黑洞,令人惊喜的双十一礼物。

这个黑洞在原始图像中仅为贝努星边缘的一个点,哈佛大学的科学家首先在数据中分辨出它的存在。

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该黑洞在一周前由日本的MAXI望远镜首次发现,后续由美国的“中子星内部组成探测望远镜”、国际空间站以及奥西里斯号多次确认到X射线爆炸信号。

由于地球大气层的保护,我们在地面上难以观测到X射线讯号,因此只能在太空中发现该类信号的端倪。黑洞发出X射线爆发意味着其周边正在有大量物质源源不断跌入黑洞。这也是人类首次观测到该类型的黑洞X射线暴。

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除此之外,奥西里斯还在贝努星表面上发现了的踪迹。

除了X射线成像光谱仪外,奥西里斯号还搭载了“可见光与红外光谱仪”以及“热辐射光谱仪”,通过这两个仪器,科学家们在贝努星表面发现了“羟基”——一种由氢原子和氧原子构成的结合体。

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羟基的讯号遍布整个贝努星,这意味着这颗小行星在过去某个时间段曾经与水发生过相互作用,或者可以说,它在某个时间段内曾经“浸泡”在水中

但贝努星本身实在是太小了,不可能留住液态水,因此这一发现至少能证明分裂出贝努星的母行星上可能存在过液态水。

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不过“”永远比不上“”来的带劲,NASA已不满足“只可远观”,接下来奥西里斯号将直接与贝努星亲密接触,以获取更多信息。

最终的接触:着陆

奥西里斯号早前就已经进行了多次登陆演习,每次它都会更尽可能接近贝努星表面,之后再点火返回运转轨道。

最近一次的演习名为“检查站”演习,在4月15日进行。在演习中,飞船降落到距离小行星表面距离不到75米的地方。之所以被称为“检查站”,是因为在真正执行任务时,当飞船到达距表面75米处,飞船的自主系统将检测飞船的位置和速度,并在着陆前继续调整运转轨道。

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由于距离地球太远,奥利西斯号的整个着陆都将全自动进行。为了正确引导飞船着陆,NASA为奥利西斯号配备了“自然特征跟踪系统”。

每次登陆演练,飞船的自然特征跟踪系统都将会在模拟着陆区域拍摄大量图像并存储在飞船上供地球控制室加工与分析。当真正进行着陆操作时,自然特征跟踪系统将对小行星的表面特征进行实时成像,并将这些图像与此前保存和分析的图像进行比对,以确定飞船自身的方向,并保证飞船准确地瞄准着陆点。

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南丁格尔是NASA奥西里斯号的主要采样地点,但是在规划着陆地点时,研究员们并没有意识到贝努星的表面会存着这么多乱石,这使整个着陆计划又添难度。不过哪怕是最终无法着陆,NASA也给奥西里斯配备了备用的采样系统——塔萨姆

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塔萨姆是中文的音译,其原本全名为“即插即用的样本采集机制”,这是一个类似机械臂的装置。通常情况下塔萨姆会折叠在飞船上,当需要其工作时,奥西里斯会尽量下降到表面但不会着陆,同时释放出塔萨姆。塔萨姆会喷出一股氮气将小行星上的尘埃“吹起来”,这样小行星表面的尘土便可以进入到塔萨姆的取样头中。

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当然,塔萨姆也具备直接接触小行星表面的被动接触设备,允许通过直接接触的方式收集材料。

如果登陆系统有问题,塔萨姆将有足以维持三次采样的氮气来收集约60克的小于2厘米的样本。

在4月15日的演习中,塔萨姆也成功将手臂完全伸展。根据NASA的预计,奥西里斯的第一次取样尝试将在2020年8月25日进行,如果一切顺利,样本将于2023年9月24日返回地球。

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看到这里有朋友可能会急了,美国日本都能完成小行星的探测计划,那么咱们中国什么时候可以做到呢?

我国计划:双星探测

根据2019年10月26日在厦门举办的第一届中国空间科学大会上中国空间技术研究院研究员黄江川的介绍,我国正在开展技术攻关,预计将一次对两枚小行星展开探测,分别为:2016HO3133P主带彗星

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根据目前的计划,中国将首先发射探测卫星前往小行星2016HO3。这是一枚直径在40-100米之间的“准地球卫星”。

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中国探测器将完成环绕飞行、择机着陆和采样系统返回三个操作。在送回地球返回舱后,小行星将继续飞行,借助地球和火星的引力前往小行星带,对位于此的133P主带彗星展开探测。

133P是一枚主带彗星,主带彗星的意思是存在于小行星带的彗星。一般的彗星往往来自柯伊伯带甚至奥尔特星云,远日点距离地球几十乃至上百个天文单位。而主带彗星一般距离太阳较近,远日点一般不超过3.2个天文单位

仅距离75米,美国深空飞船即将着陆小行星,中国何时能做到?

133P最大直径为5.4千米,探测器到达后将对其进行绕行原位探测

除了常规的探测系统外,中国探测器也将携带高效的离子电推进器,并具有高自主能力和智能操控水平的系统来应对任务中的不确定性。

其实很早之前中国就曾对小行星展开过探测,不过那次探测说是“路过”会更准确。

仅距离75米,美国深空飞船即将着陆小行星,中国何时能做到?

2012年12月13日,嫦娥二号圆满完成探月和L2点任务后,开始向深空进发,并以10千米/秒的速度飞掠距离地球700万公里的小行星图塔蒂斯并对其进行了探测,二者最近距离仅为770米。

仅距离75米,美国深空飞船即将着陆小行星,中国何时能做到?

希望我国的小行星探测计划尽快开展,预祝计划完美成功。

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