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NASA探测器要去小行星取样 求解什么难题

美探测器奔赴小行星“贝努”取样

求解太阳系起源与生命成因

科技日报华盛顿9月8日电美国东部时间8日19时5分（北京时间9日7时5分），美国国家航空航天局（NASA）的“奥西里斯-REx”（OSIRIS-REx）探测器搭载联合发射联盟的阿特拉斯5型火箭顺利升空，开始了历时7年的“猎星之旅”——奔赴亿万里外的小行星“贝努”（Bennu），观察、取样后返回。

8000多名观众到现场观看了发射盛况，为“奥西里斯-REx”饯行。按照计划，“奥西里斯-REx”要在孤寂的太空中飞行两年，于2018年8月抵达“贝努”，然后绕其进行3D拍照、绘图，并寻找安全适宜的取样点。如果一切顺利，2020年7月，“奥西里斯-REx”将展开3.35米长的机械臂系统“TAGSAM”，与“贝努”做一次5秒钟的亲密接触。在这5秒钟里，机械臂会“喷出”一口氮气，激起“贝努”表面的岩屑和尘土，并抓取一小撮作为样本。NASA希望至少能获得60克的小行星样本。

2021年3月，探测器将踏上归家之途，预计2023年9月到达近地点。但这个“猎星英雄”不会接受人们的膜拜，它会将战利品——小行星样本放在一个46公斤重的返回舱中，投放到位于犹他州盐湖城附近的犹他测试训练场。之后，这些样本会被送往NASA位于休斯顿的约翰逊航天中心，科学家们将用两年时间对其进行研究分析。而“奥西里斯-REx”将继续飞行，进入一个稳定的绕日轨道。NASA称其或许还另有他用。

此次“奥西里斯-REx”远赴亿万里外“猎星”，是NASA继“新视野”号飞越冥王星、“朱诺”号探测木星后的第三个“新疆界项目”任务，其目的是希望通过对小行星的近距离观测和对行星样本的分析，加深对太阳系形成及演化、地球生命起源等的了解，和对近地空间存在的资源以及威胁的认知。

NASA为此次任务投入了8亿美元，这还不包括发射费用。但这只是NASA的首个小行星采样返回任务，而不是人类的第一次。2010年，日本的“隼鸟”号探测器曾从小行星“丝川”上带回少量行星样本。

探索“贝努”，瞄准哪些科学课题？

本报记者 房琳琳

小行星“贝努”大约形成于45亿年前，与地球和太阳系其他行星年岁相当。它只有500米宽，运行速度却达到时速10万公里。美国国家航空航天局（NASA）科学家选择“贝努”的原因，是它的轨道基本呈圆形，且每隔6年会造访一次地球，近地点只有30万千米。更重要的是，与其他小型太空岩石相比，它不会因为快速自转而甩出可能损害航天器的碎石。

在“贝努”上抓取样本并不容易。等“奥西里斯-REx”探测器进入“贝努”轨道，它将下降到其表面并释放一个长达3.35米的机器手臂，手臂上是一个吸杯式的装置。当机器手臂接触到“贝努”表面，将释放一股氮气来冲散表面的岩石和灰尘，接着将至少60克表面物质推入存储仓中。

如果一切进行顺利，“奥西里斯-REx”将在2023年送回样品。要知道，NASA在上世纪70年代“阿波罗”计划完成后再无所获，虽然日本“隼鸟2”号飞船正在去往小行星“Ryugu”采样的路上，但设计者只打算采集少于1克的样本。

希望找到生命的前体物质

一旦样本返回地球，科学家将用复杂的科学实验来“琢磨”它们。NASA科学家将分析样本并确定“贝努”的化学成分，他们希望找到生命的前体物质——水冰和氨基酸等有机分子，它们被认为是生命进化的关键因素。

测量行星上有机材料分布

任务并非只有采集表面物质样本这一项。触摸“贝努”之前，“奥西里斯-REx”将花费一年半到两年时间，广泛地考察它。细节清晰的全景地图将帮助科学家选择一个最适合取样的地点，同时还要测量表面有机材料的分布状况，这有助提供观察其他小行星成分的视角。

研究太阳光如何使小行星变轨

“奥西里斯-REx”还将研究太阳光线是如何改变小行星轨道的。自1999年以来，科学家一直在模拟“贝努”的运行轨道，但到目前，它的轨道改变了超过160千米。即使科学家了解到是“雅科夫斯基效应”在起作用，但还从来没有在正在运行的小行星上研究这一效应。

“行星资源”公司科学顾问、亚利桑那大学行星科学家、项目首席研究员丹特·劳雷塔说，此次的观察结果能为构建其他太空岩石模型，特别是描绘未来的精确轨道，以及是否对地球产生影响提供帮助，“我们将进入未知领域，‘贝努’是一个完全未被探索的世界”。

研究人员认为，虽然科学家以前用地基和空基科学仪器研究过“贝努”，但“奥西里斯-REx”仍然可能带来惊喜。项目科学家克里斯蒂娜·里奇说，这60克样本中的一部分将供现在的科学家研究所用，日本和加拿大的空间研究机构会参与其中，另外四分之三将被保留起来，“有待未来科学家回答当代科学家无法回答的问题”。（科技日报北京9月9日电）

不远亿万里为私企太空采矿趟路

本报记者 房琳琳

“奥西里斯-REx”发射9分钟后，火箭引擎工作状态良好。图片来源：NASA官方博客

美国国家航空航天局（NASA）再出大招——发射一艘能到小行星“贝努”上采集岩石和灰尘的航天器。这艘被称为“奥西里斯-REx”（OSIRIS-REx）的采样飞船将用7年时间完成任务，科学家希望通过分析样本以更好地理解太阳系中的行星乃至生命起源。

航天器选择的发射时机很有趣，一些公司正寻求在太空开采稀有矿物或燃料的机遇，如果NASA的努力成功了，将验证这种努力方向的正确性和可行性。

专门开发小行星采矿技术的“行星资源”公司总裁和首席执行官克瑞斯·洛维奇对NASA任务表示衷心祝福，他认为，从太空岩石中采集资源将“释放探索太阳系带来的经济潜力”。

“行星资源”公司科学顾问、亚利桑那大学行星科学家、项目首席研究员丹特·劳雷塔说：“‘奥西里斯-REx’确实是个开拓者，任何打算在小行星上采矿的团队都将从我们开创性的技术中获益。”

“行星资源”公司已经确定了几个可能富含水和贵重金属的近地小行星。而另一家“深空”公司在今年8月9日宣称，它正在计划一个商业小行星采矿任务——“探矿者-1”号。

类似的企业可能希望将稀有的铂金属带回地球，并用于生产电子设备和催化转换器等；小行星矿物质还可被转化成深空探测任务的燃料，也可以被用来在空间进行3D打印；小行星上的水则可以用作“盾牌”，保护航天器免受宇宙辐射和太阳辐射。

但最终，私人公司的商业目的很可能与科研机构的目标相悖，正如“深空”首席科学家约翰·刘易斯所说：“在小行星上找到具有经济潜力的资源、提取处理并在市场上交换才是我们的宗旨。”

不过，商业小行星任务还面临法律挑战。根据1967年联合国条约的规定，“包括月球和其他天体在内的外层空间”不得主张主权。太空法和政策解决方案的创始人迈克尔·利斯特纳说，这意味着在实际操作层面，“没有一个国家可以拥有月球上或小行星上的财产”。

然而，去年秋天，美国颁布了一条法律，允许美国公民对太空资源进行商业探索。卢森堡也在考虑颁布允许在小行星采矿的新法规，其他国家也会很快跟进。实际上，并没有一个强有力的国际法律框架来处理与联合国条约解释相悖的太空发展策略。

尽管还存在不确定性，但太空机构和太空采矿公司还将继续下一代小行星探索的计划和行动。“深空”公司的“探矿者-1”号航天器将在2019年发射；NASA则计划在2020年后向小行星派出机器人太空船，攫取一块巨石并将其拖到月球轨道。

（科技日报北京9月9日电）

“奥西里斯-REx”小行星取样任务时间表

2016年9月：“奥西里斯-REx”（OSIRIS-REx）探测器从美国佛罗里达州卡纳维瑞尔角发射。

2018年8月—10月：探测器相机开机并试图从130万英里远的距离定位小行星“贝努”，并评估其形状、自转速度以及是否有卫星存在。

2018年12月：探测器与“贝努”亲密接触，它将从其上几英里处拍摄小行星所有细节，包括确定易于取样的地点。

2020年7月：探测器机器手臂将接触“贝努”表面，采集60克物质样本并将其收进返回舱。

2021年3月：“奥西里斯-REx”将离开“贝努”，携带装有样品的返回舱回到地球。

2023年9月：释放降落伞带着样品返回舱在美国犹他州实现软着陆，而“奥西里斯-REx”将飞掠地球，然后在一个环太阳轨道永久退休。