太陽系的考古學家

劉字 鄒小端

太陽系考古學家——冥王號探測器

身份

美國航空航天局（ NASA）首個小行星采樣返回探測器，NASA新疆界中級行星科學任務的第3個探測器（第1個是新視野號冥王星探測器，第2個是朱諾號木星探測器），高度繼承此前NASA火星探測器的成熟設計，攜帶五大探測儀器及獨特設計的取樣機械臂。

命名

“OSIRIS-Rex”，“0siris”是古埃及神話中冥王的名字，探測器全名其實由“起源一光譜分析一資源調查一安全一表土探測器”的英文縮寫而來，其命名也正是其科學目標的集合：

Origins起源：采集太陽系早期的原始碳質小行星樣品，研究生命起源和行星形成過程。

Spectral Interpretation光譜分析進行光譜調查，對照地面觀測光譜數據，為望遠鏡的小行星觀測數據提供重要參考。

Resource ldentification資源調查繪制碳質小行星的化學和礦物地圖，為經濟開發和未來的空間探測打基礎。

Security安全關注小行星對地球的潛在威脅，通過測量太陽光對小行星軌道造成的影響，提高未來小行星軌道預報的精度。

Regolith Explorer表土探測器精確記錄采樣點表土信息。

重量

211噸

運載火箭

宇宙神-5運載火箭

任務目標

研究太陽系早期情況，驗證小行星把生命要素帶到地球的科學猜想，并為商業性小行星采礦提供概念驗證。

任務時間

2016-2023年，歷時7年

任務流程

2016-9-8發射升空。

2017-9深空機動，重新飛越地球，完成地球借力飛行。

2018-8光學搜索目標貝努，進入接近段飛行。

2018-11進入初察與環繞段，建立導航基礎。

2018-12-3進入貝努軌道。將在軌運行近2年，利用所攜相機、光譜儀和激光高度計等反復勘察，多次近距離飛越觀測，搜尋最佳采樣點。

2020-10-21觸即離式采樣。

2021-3執行返回機動，進入彈道返回軌道。

2023-9樣品返回艙返回地球，將著陸于美國猶他州測

試與訓練場。

太陽系考古對象——貝努小行星

對象篩選

太陽系小行星的個數超過55萬顆，為什么獨選貝努作為冥王號探測器考古的對象呢？主要有以下4個方面的考量

1·軌道接近地球且與火箭運載能力匹配。

近地小行星有撞擊地球的風險，也更容易抵達。選擇軌道接近地球且與火箭運載能力匹配的小行星，可以在現有能力下實現最大的科學價值。滿足此條件的小行星約8000顆。

2·具有最優返回軌道。

冥王號探測器的目標是帶回樣品，所探測的目標必須有最優返回軌道才能順利帶回樣品。滿足此條件的小行星還剩300顆。

3·直徑在200米以上。

直徑小于200米的小行星通常自轉太快（自轉周期小于2小時）或沒有穩定的自轉軸。科學家擔心如此快的自轉會把天體表面松散的風化層甩出去。這樣，還剩27顆小行星。

4·是C型小行星。

只有C型小行星被認為是46億年前形成太陽系的冷塵云的化石。余下的27顆小行星中只有5顆是C型小行星，貝努是其中顆。

對象明確

貝努目前距離地球約334億千米，直徑約480米，大小如一座山。它誕生于太陽系形成初期，只比太陽系誕生的時間晚1000萬年，約45億歲，承載著太陽系數十億年前的原始樣本。同時，根據軌道測算，貝努在22世紀有1/2700的概率撞擊地球，因此被稱為“末日小行星”。

冥王號探測器的科學家團隊采用行星雷達系統，生成了7米分辨率的貝努形狀模型，測量了它的體積、密度以及精確的軌道特征;同時在哈勃空間望遠鏡的幫助下，確定了貝努是一顆C型小行星，并精確測定了它的旋轉速度;此外，斯皮策空間望遠鏡提供了熱紅外觀測，為評估飛行系統的環境條件，判斷小行星風化層的特性提供了線索。這些豐富的觀測資料，以及對貝努化石特性的確認，使貝努成為冥王號太陽系考古的首選目標。

冥王號選擇了能力范圍內最具科學價值的貝努小行星為目標。以其獨特的吸塵器式收集方案盡可能多地收集了松散的C型小行星的風化層樣品;冥王號將繼承成熟的星塵號宇宙飛船的返回方案，保障回程時樣品中富集的易揮發物質不流失，確保樣品的科學價值。此次小行星采樣返回任務預計歷時7年之久，有望擴展人類對太陽系從行星形成的原始階段到地球上生命起源這一歷程的認識。