爱读书 探索 “冥王号”探测器已和小行星“贝努”道别,并开启它的返程之旅

“冥王号”探测器已和小行星“贝努”道别,并开启它的返程之旅

简介:漫长等待之后, NASA的小行星探测器OSIRIS-REx带着小行星BENNU的样本终于要返回地球了,这里介绍了小行星BENNU的基本信息、探测器的任务目标、意义以及关于最近开始的为期两年的返程。

“冥王号”探测器已和小行星“贝努”道别,并开启它的返程之旅-爱读书

历时近两年半的相伴后,美国航天局的“冥王号”探测器已和小行星“贝努”道别,并开启它的返程之旅。

冥王号探测器预计将于2023年9月抵达地球,并将带回珍贵的样本:“贝努”小行星上的一些尘土。这些尘土样本有助于揭开太阳系形成以及地球生命起源的秘密。

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冥王号探测器在飞离“贝努”小行星的轨道前,完成了最后一次飞越。在最后一次近距离接触中,探测器花费5.9小时,全方位拍摄了“贝努”小行星,比其全转周期还要久一些。此次拍摄距离仅离行星表面2.1英里(3.5千米),是开展样本采集任务以来距离“贝努”最近的一次。

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艾米.西蒙是美国航天局戈达德宇宙飞行中心的行星科学家。她向inverse杂志解释道,此次飞越的主要目的是为了最后一次观测样本采集点。

“当我们采集样本后离开时,会产生很多的碎片和灰尘,导致我们无法看清楚行星表面,”西蒙告诉inverse杂志。“最后一次飞越主要是为了能够了解清楚样本采集点有没有发生变化,比如我们是否留下了弹坑,或者是否存在之前未曾探测到的新成分。”

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在最后一次飞越任务中,冥王号收集了4GB的数据。然而,科学家最早也需等到4月13日才能接收到冥王星发送回地球的数据,在此之前,只能等待。

冥王号探测器通过深空网络与地球上的地面控制中心保持通讯,这一网络也是美国航天局实施包括“毅力号”火星探测器在内的一系列太空任务所采用的通信系统。“冥王号”探测器每天用4到6小时的时间下载数据,并以每秒412千比特(约每小时186兆字节)的速度传回,因此,科学家需要等好几天才能接收到“冥王号”探测器传送回的最新数据。

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1.此次任务的背景

自2018年12月,“冥王号”探测器绕“贝努”行星轨道运行。它的任务主要是获取这一古老行星的样本,并带回地球以供分析。2020年10月20日,探测器成功着陆行星表面,并通过连续起飞的样本采集机制,借助机器手臂抓取了岩石样本——这一过程有一点像真空吸尘器吸取“贝努”行星上的松散物质。

2.关于“贝努”行星,我们有何收获?

在“冥王号”探测器带着样本返程之前,它已经为科学家提供了大量关于“贝努”行星以及其他与地球近距离接触的行星的新见解。

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西蒙表示:“事实上,我们已经在此次任务中收获了很多。除了众所周知的样本采集任务,我们还完成了两个主要目标。”

本次任务的目标之一是,测算出这一行星与太阳相互作用时,其轨道将会有多大的变化,以及分析行星的成分构成。

西蒙承认,当“冥王号”探测器抵达“贝努”行星时,这颗行星已经比任务团队此前预测的位置移动了185千米。

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“它的轨道一直在变化,这一点非常有趣。这一信息也对我们理解此类近地行星将会如何影响地球非常重要。”西蒙说。

根据探测器的观测数据,团队判断这一行星的自转速度正在以每百年1秒的节奏逐渐加快。虽然,这听上去无足轻重,但是,这表明“贝努”行星只是一个由灰尘和岩石构成,在引力作用下聚集起来的“橡胶堆”,而不是实体。

“冥王号”抓拍的照片也首次证明了行星表面没有大气但是存在热破裂。通过测算热破裂,科学家可以判断出行星的年纪。

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地球上也会发生热破裂现象。在我们这颗行星上,岩石白天在太阳光下受晒,晚上凉却后破裂。当岩石膨胀和收缩时,增加的压力导致他们产生裂缝并最终分裂成更小的碎片。

“贝努”行星上的岩石就像地球上的岩石,也经历了白天和黑夜不同的温度。白天,其温度可高达127摄氏度(260华氏摄氏度),晚上则会突降至负73摄氏度(负99华氏摄氏度)。

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之前,科学家相信像“贝努”这样的行星可能会发生热破裂现象,但他们一直没有任何证据,直到“冥王号”首次证明了这一设想。

3.“冥王号”探测器将何时离开“贝努”行星?

“冥王号”探测器将于5月10日驶离“贝努”行星轨道,并踏上为期2年的返程之旅。由于,“贝努”行星的一条轨道与地球自身的轨道路径有重叠,因此回程之旅会比从其他小行星返程耗费较少的燃料助推力。

米歇尔.默里奥是美国航天局马里兰州戈达德宇宙飞行中心“冥王号”项目的主管。他在一份报告中写道:“5月驶离“贝努”小行星邻近点是我们的最佳时机,在此次离开将会消耗探测器最少的机载燃料。”

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探测器将继续在“贝努”小行星松弛的轨道上运行,直到它按照计划离开。

  1. “冥王号”探测器的任务目标

2016年9月8日,“冥王号”探测器携带着6个用于测绘“贝努”小行星、记录样本采集点以及进行其他观测的设备,成功发射。

此次任务具有重要意义,它是美国航天局首次尝试登陆一颗小行星并带回这些稀有物体的样本。此前,也有过两次相似的任务:“创世纪”号和“星尘”号曾造访彗星,并带回了一些样本。然而,“创世纪”号降落失败,导致飞行器的有效荷载受损。

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5.为什么“冥王号”探测器要带回小行星样本?

我们对行星的认识大多来自于陨石,即陨石母体经过地球时遗留的一些碎片。这些陨石在穿过地球大气层时可能会发生一些重要变化。

未变化的小行星样本对于探索我们的起源至关重要。科学家认为,小行星是由几十亿年前形成太阳系的远古物质构成,小行星研究为我们了解包括地球在内的星球起源提供了线索。

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“贝努”的公转周期是436.6天,它是一颗稀有的B类小行星——一种最原始的小行星。自40亿年前形成后,“贝努”几乎未曾改变过。它拥有大量的碳,有机分子和氨基酸,这些物质构成了生命的基础。

科学家在实验室研究这些小行星样本后,将会更加了解小行星的构成以及形成这些空间物体的物质。

当科学家通过探测器的镜头观察小行星或者其他太空物体时,他们受限于探测器携带的设备,无法分解行星表面的真正的矿石,而在实验室研究样本成为则是完全不同的局面。

“是的,这非常有趣,”西蒙说:“我们可以从小行星样本上获得更多的信息,比如,他们的脆度如何?硬度如何?以及不同的构成成分等。”

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“我认为我们从中获得很多有趣的材料和信息。”她补充道。

此次任务并不仅仅是试图追溯我们的起源,它也是保护地球的有效方式。

“贝努”每隔六年便与地球临近,最短距离是0.002个天文单位。在近150年里,它撞击地球的几率很小。科学家通过研究“贝努”的轨道以及影响其路径的推动力,能够创建一个更有效的小行星运行轨道的模型,从而计算出更准确的撞击地球的几率。

6.“冥王号”探测器何时返回地球?

“冥王号”探测器计划于2023年9月24日返回地球,同时带回远超预期的荷载物。

项目成员预测,“冥王号”从“贝努”表面获取的物质总量或许远超任务初期制定的2盎司的要求。

“我们没有绝对的估算值,但我们知道应该有很多。”西蒙表示。

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2020年,探测器采集样本后,美国航天局注意到了探测器的机器手臂有泄漏一些物质——由于采集了过多的不必要样本,导致它的容器无法关闭。庆幸的是,探测器最终成功装载了这些样本。

“冥王号”的样本舱将穿过地球大气层,并借助降落伞降落在犹他州测试训练区域。

团队成员收到样本舱后,会将它送至休斯顿州的美国航天局琼森太空中心的保管设施里。

之后,机构将向世界各地的实验室分发样本,使国际科学家团队能够同时开展研究,探索太阳系以及地球的形成。

BY: inverse

FY: 秋

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