“奥西里斯-雷克斯”靠近贝努

文/邹小端

“奥西里斯-雷克斯”任务是美国首次小行星采样返回任务。探测器于2016年9月从美国佛罗里达卡纳维拉尔角发射升空，前往小行星贝努开展研究并计划采集60克样品于2023年9月返回地球。任务的主要目标包括研究小行星的起源和资源，寻找生命起源的答案，以及研究提高小行星轨道预报精度的方法，保护人类和地球家园免遭恐龙的厄运。

成功入轨

2018年12月16日，“奥西里斯-雷克斯”飞越了贝努的南极，完成了对贝努的初步调查。之后，探测器转移到距离小行星50公里的安全地点，以便导航小组有机会重新组合，为进入轨道做好准备。接下来，洛克希德·马丁公司的工程师给探测器编程，让它开始返回贝努北极上空约15公里的位置，准备在10天内三次点燃推进器，将探测器送入轨道。

12月31日，美国东部时间下午2点43分，正当地球上许多人准备迎接新年之际，1.1亿公里之外的奥西里斯-雷克斯探测器仅点燃了一次推进器，短短8秒钟，探测器进入了小行星贝努的轨道。随着导航活动的结束，科学家们开始期待任务的科学制图和样本选址阶段。

奥西里斯-雷克斯探测器以蜗牛般的速度在小行星周围缓慢爬行，它的第一个轨道标志着人类的飞跃。此前从未有过地球上的航天器如此接近如此小的太空物体，其重力几乎不足以使飞行器保持在稳定的轨道上。

目前，探测器将在距贝努约2公里处环绕贝努飞行，这比其他任何探测器都更接近它的研究天体。这个距离是将探测器锁定在贝努轨道上的必要条件，贝努的引力只有地球引力的百万分之一。探测器计划在2月中旬以每圈62小时的速度环绕贝努运行。

现在，“奥西里斯-雷克斯”离贝努更近了，这颗小行星的物理细节将跃入更清晰的焦点，而对这堆原始碎片的探索也将变得越来越细致和集中。

“我们的轨道设计高度依赖于贝努的物理特性，比如它的质量和重力场，这些我们在到达之前都不知道。” “奥西里斯-雷克斯”的飞行动力学系统经理Mike Moreau说，“到目前为止，我们必须在计算机模拟中考虑各种可能的情况，以确保我们能够安全控制如此接近贝努的探测器。”随着对这颗小行星了解的增多，研究小组在最终的轨道设计中加入了新的信息。毕竟，“奥西里斯-雷克斯”任务是基于复杂的计算机程序设计的，这些程序可以准确地预测贝努的性质以及航天器的轨道运行情况。

科学家表示，尽管“奥斯里斯-雷克斯”处在尽可能稳定的轨道上，但贝努的引力是如此微弱，以至于要保证航天器稳定飞行还需要偶尔进行调整。

“奥西里斯-雷克斯”导航团队将使用“微调”的动作，向一个或另一个方向轻微推进航天器，以纠正其轨道并对抗这些小力量（太阳辐射和热压力等）。如果探测器偏离贝努，或者其他问题迫使它进入安全模式，它就会被设定为远离小行星，以避免撞击。

探测器将在2020年夏天短暂地触碰贝努的表面以取回样本，并计划于2023年9月将样品送到地球。

首批探测数据

在刚刚过去的2018年12月，在美国地球物理学会AGU第100届年会上，美国宇航局“奥西里斯-雷克斯”小行星采样任务的科学团队召开新闻发布会，公布了首批探测数据，首次向全世界展示了小行星贝努的表面细节。科学团队在发布会上兴奋地宣布：我们已经观测到了水!

经过220万公里的长途跋涉，奥西里斯-雷克斯探测器飞抵了小行星贝努，在这一接近目标的飞行阶段，探测器将三个不同的仪器对准小行星表面开展科学探测。

从“奥西里斯-雷克斯”相机组获得的数据证实了贝努的基于地面的望远镜观测，并确认了科学团队负责人Michael Nolan及其合作者在2013年开发的原始模型。该模型准确预测了小行星的实际形状，贝努的直径、旋转速度、倾角和整体形状几乎与投影一致。预测形状模型的一个偏差是贝努南极附近的巨石的大小。地基形状模型计算出这块巨石的高度至少为33英尺（10米）。 OCAMS观测的初步计算表明，这块巨石的高度接近164英尺（50米），宽度约为180英尺（55米）。

贝努的表面混合了非常多的岩石、巨石填充的区域和一些缺乏巨石的相对平滑的区域。但是，表面上的巨石数量高于预期。任务团队将在更近的距离内进行进一步勘察，以更准确地评估适合的采样点，兼具科学价值和技术可靠性，确保成功采样带回地球。

探测器搭载的两个光谱仪，可见光与红外光谱仪及热辐射光谱仪揭示了含有氧和氢原子键合在一起的分子的存在，称为“羟基”。团队推测这些羟基存在于整个小行星中含水的粘土矿物中，意味着贝努的岩石材料曾与水相互作用。贝努本身太小而无法容纳液态水，但这一发现确实表明液态水有时会出现在贝努的母体上。

美国宇航局戈达德太空飞行中心的仪器科学家艾米西蒙介绍说：“整个小行星中水合矿物的存在证实了贝努是太阳系形成早期的残余物，是研究原始挥发物和有机物组成的优秀标本，当这些样品在2023年返回地球时，将成为科学家们研究有关太阳系历史和演变的宝库。”