往返四亿公里它将带回“龙宫”宝藏(2)
2023-04-24 来源:飞速影视
目前太阳系内已知的小行星数量超过50万个,如果要派探测器近距离观测并带回样本,就需要从几个方面筛选出适合的小行星。
首先是成本问题。需要选择一个可以轻松往返的小行星,使探测器可以在几年内采集样品并返回地球。所以首选近地小行星,它们的轨道近日点在1.3个天文单位(AU,约1.5×108千米)以内。其次,再结合轨道参数选取那些最适合航天器往返的小行星。龙宫就是比较理想的近地小行星之一,它的轨道半长轴为1.19AU,轨道偏心率为0.19,近日点位于地球轨道附近。美国小行星采集项目OSIRIS-Rex的目的地Bennu,也是近地小行星之一,它的轨道与地球相交,每六年一次与地球擦肩而过,间距只有0.003AU。
要在小行星表面着陆采集样本,对小行星的大小也有要求。通常,直径越小的小行星自转速度越快。直径小于200米的小行星,其表面上的物质会因为过快的旋转速度而被弹飞,航天器也很难近距离接触这种旋转过快的小行星。因此,通常选取直径大于200米的小行星作为探测目标。龙宫的有效直径为875米,旋转周期为7.6小时,大致为球形,是符合要求的采集对象。
太阳系的形成和演化通常是研究目标之一,因此小行星的成分往往包括在参考标准内。在可见光和红外光下,不同的矿物质会呈现出不同的颜色和光谱特性,识别度堪比指纹。科学家们可以利用这些“指纹”来分辨矿物质分子。根据这种方法,可以将小行星按其光谱特性和颜色(有时也结合反照率)进行分类。比如龙宫是C型小行星,也叫碳质小行星,是最普遍的一种小行星,占小行星总数的75%。它们一般距离太阳较远,由于表面温度长时间偏低,很可能含有水。也因为受热变化的程度更低,它被认为含有比之前“隼鸟”号的目标系川更为古老的物质。另一个小行星采集项目OSIRIS-Rex的目标 Bennu是一颗B型小行星 ,属于C型的一个子类,同样具有含碳量高,反照率低,年代古老等特点。
样本回收之路不轻松
回收小行星样品就像送外卖盒饭一样,不光要拿到手还要保证品质。在隼鸟项目中,颗粒样品被保存在一个密封的高纯度氮气环境的洁净室内,以防止空气造成的污染。此外还要隔绝微生物的污染,比如在Bennu的采样计划中,科学家们计划利用氮气吹扫,防止样品在返回地球时被地面微生物的污染。探测器返回地球后,被弹出的样品胶囊在穿过大气层的过程中,所处的高温环境也可能加热样品使之变质,因此胶囊上通常有隔热盾来维持舱内的温度。
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