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路安  

人类为什么要探测小行星?不是为了“挖矿”,而是给我们留后路

摘要:小行星是我们太阳系的重要组成部分。在远古时代,人类祖先仰望星空,发现那些从天而降的流星“盛宴”时,就萌生出探索地球以外空间的遐想。直至今日,随着科学技术的发展,人类已经通过发射各种航天器,脱离地球表面,近距离地观测这些“流星”的起源-小行星。通过大量的探测活动,我们不但对这些小行星的形态、质量、组成

小行星是我们太阳系的重要组成部分。在远古时代,人类祖先仰望星空,发现那些从天而降的流星“盛宴”时,就萌生出探索地球以外空间的遐想。直至今日,随着科学技术的发展,人类已经通过发射各种航天器,脱离地球表面,近距离地观测这些“流星”的起源-小行星。通过大量的探测活动,我们不但对这些小行星的形态、质量、组成、运行轨道有了更深入的了解,同时对包括地球在内的太阳系众多天体(比如卫星、比如其他行星)的形成过程、如何影响地球和人类也基本做到了心中有数。

近几十年来,人类发射了一连串的航天器,去访问那些近地小行星,来积极寻找太阳系的秘密。下面不妨带大家重新回顾一下人类“造访”小行星的历史。

伽利略号的壮举

人类第一颗访问小行星的航天器,是于1989 年 10 月 18 日,美国宇航局发射的伽利略号航天器,它于1995年12 月 7 日抵达木星,在那里花了8年的时间去研究太阳系最大的行星以及它的诸多卫星。而在探测器到达木星之前,还顺便完成了另外的“举手之劳”任务,即探测小行星加斯普拉和艾达。

1991 年 10 月 29 日,伽利略号探测器飞越小行星加斯普拉,最近距离约为1600公里,这是人类第一次与小行星在宇宙空间中的近距离“相遇”。通过探测,我们看到了这颗小行星表面一块神秘的平坦区域,通过研究,科学家们推测,这可能是加斯普拉这块小岩石之前通过某种撞击或者别的原因,从另外更大的小行星上脱离后留下的“伤疤”。

1993 年 8 月 28 日,伽利略号飞越了已知的第一颗拥有卫星的小行星艾达,这颗小行星的表面呈现明显的红色外观,科学家推测是由于在漫长的运行过程中,艾达经历了强烈的“太空风化”。

尼尔-舒梅克探测器登陆“爱神”

1996 年 2 月 17 日,美国NASA发射了尼尔-舒梅克探测器,目标是研究近地小行星爱神。在到达爱神之前,这个航天器飞越了小行星玛蒂尔德。

玛蒂尔德位于小行星带,介于和木星之间,轨道周期约为4.3年。这颗小行星自转速度缓慢(17.4 天),由富含碳的岩石组成,使该物体成为 C 型小行星。令科学家感到兴奋的是,自 45 亿年前太阳系形成以来,这颗小行星几乎没有变化。

1998 年 12 月 23 日,尼尔-舒梅克探测器到达爱神小行星,在轨道上足足观察了一年多的时间,最终于2000年2月14日(这个日期为西方情人节,正好与“爱神”小行星的名称相呼应,天文学家也有浪漫的一面)执行轨道“插入”,慢慢下降轨道高度,到2001年时在爱神星表面登陆。

通过深入探测,爱神小行星的构成主要为石质材料和铁镍,至于它的起源,科学家们猜测,有可能是来自太阳系外的彗星在这里“死亡”、或者是小行星带中一些小天体碰撞所形成的残留物。

卡西尼号观测马苏斯基小行星

1997年,由美国NASA和欧洲航天局联合研发的卡西尼号顺利发射,目标是对土星进行探测。最终在2004-2017年间,围绕着土星对它和它的卫星开展了近距离观察,对土星表面的形态、大气组成等进行了深入探测,并发现了土卫二表面的羽状物、泰坦星表面的甲烷湖。同时,该探测器还在泰坦星上释放了一个名为惠更斯的探测器,在泰坦星上工作了足足几个小时。

虽然该任务以其在土星的发现而闻名,但它在 2000 年 1 月飞越小行星马苏斯基,也为小行星的科学研究做出了贡献。马苏斯基小行星的直径约为11公里,被归类了S型小行星,当时卡西尼号在距离该小行星约160万公里处,飞越了它,观察了该小行星的形面形态,测算了它的大小,同时也根据相关图像和数据估测了小行星的成分。

深空1号的贡献

深空1号于1998 年 10 月 24 日发射,它的最初目的是为了测试离子发动机,在任务执行的过程中,将任务范围进行了拓展,增加了对小行星“盲文”和彗星“博雷利”的探测。

1999年7月29日,深空1号飞越“盲文”,发现了一些有趣的特征,比如这颗小行星的轨道倾斜程度,相对于太阳系其它天体来说显得过大;再比如,“盲文”的轨道与轨道有交叉,每9天左右自转一周,等等。

不过可惜的是,虽然探测器从距小行星25公里左右的区域飞过,由于跟踪系统出了问题,当时在非常近的距离处并没有拍摄到相关图像,等到了几千公里以外,才拍摄到这颗小行星的照片,比较遗憾。

隼鸟号

日本于2003年5月9日发射了隼鸟号小行星探测器,目标是探测丝川小行星,它是一颗对地球有潜在危险的小行星,周期性地穿过地球轨道,直径约350米,被归类为S型小行星。隼鸟号探测器于2005年到达丝川小行星附近,经历了“千难万苦”,终于带回了一批样本,于2010年6月返回地球。

作为隼鸟号的继任者,日本隼鸟2号探测器于2014年12月2日发射,目标是龙宫小行星,它同样是一颗对地球有潜在威胁的近地小天体,探测器于2018年6月抵达龙宫小行星附近,随后隼鸟2号向该小行星释放了一些体型很小的机器人,降落在小行星的表面,不但拍摄了小行星表面的形态,还从陨石坑中取回了样本。

在2020年12月隼鸟2号通过地球大气层部署其样本舱后,将样本留了下来,随后马不停蹄又奔向新目标,即被称为 1998 KY26 的快速旋转小行星,预计将于2031年7月到达。

近几年的努力

近几年来,人类又向更多的小行星天体实施了探测计划,比较有代表性的有:

新视野号对柯伊伯带天体- 2014 MU69的探测,这是一颗由两颗小行星紧密结合的产物;

OSIRIS-REx 航天器2020年在本努小行星上采集样本,预计于2023年9月带回地球;

美国今年启动了“露西任务”,对位于主带小行星的7颗特洛伊小行星进行探测;

值得一提的是,为了应对近地小行星对地球的威胁,美国NASA 近期启动了双小行星重定向测试任务,这项任务实际上是一个行星防御计划,通过航天器的撞击来监测对小行星运行轨迹的影响,从而评估今后执行行星防御计划的可行性。

根据我国国家航天局对外公开的消息,我国也将在2025年前后实行近地小行星探测计划,并从小行星上面采集样本并带回地球,同时还将在同期完成主带彗星的环绕探测任务,预计在2030年前后实现采样取回的目标,预祝上述计划都能够圆满实施并达到既定目标,不但为我们深入了解太阳系提供更详实的数据和资料,同时也为更加有效和有针对性地保护地球,打下坚实的基础。

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