为什么挖出一个小行星样本比看起来更难

2022-02-15 12:36:00祝环瑗导读当NASA的为什挖出OSIRIS-REx航天器于10月20日降落到Bennu的表面时，这将是行星领导的任务首次尝试从小行星上采集原始物质的样品。Bennu可能是样本太阳系形成

当NASA的OSIRIS-REx航天器于10月20日降落到Bennu的表面时，这将是起更领导的任务首次尝试从小行星上采集原始物质的样品。Bennu可能是为什挖出太阳系形成后原始残留物的外星累积。

亚利桑那大学(University of Arizona)领导的行星任务是在距地球数百万英里的位置采样一颗小行星，但这只是样本在沙滩上散步。实际上，起更Bennu“几乎不是为什挖出我们希望和期待的沙滩，”航空航天局科学任务委员会副主任托马斯·祖尔布琴(Thomas Zurbuchen)在9月24日的行星媒体活动中说。一旦飞船靠近并开始发送本努表面的样本第一张详细图像，它便露出了乱七八糟的起更岩石表面，上面散布着房屋大小的为什挖出巨石，这使任务团队和公众都感到惊讶。行星

自2018年12月3日到达以来，样本OSIRIS-REx航天器一直在小行星周围飞行，同时扫描，拍照测量和研究下方的黑暗，岩石碎石堆，从远处开始，然后近距离进行。通过使用其激光高度计仪器或OLA，结合使用飞船的PolyCam仪器拍摄的图像数据，该任务产生了史无前例的细节地图，比航天器访问过的任何行星体都要好。根据这些地图选择了该特派团的主要样本地点，该地点位于被称为夜莺的陨石坑内。

“我们选择夜莺，是因为到目前为止，它是所有四个样本站点候选者中粒度最细的材料，”该团的首席研究员，UArizona月球与行星实验室教授Dante Lauretta在新闻发布会上说。“我们在2020年初花费了对该地点的低空侦察通行证，最终以每像素八分之一英寸的速度成像。我们基本上拥有覆盖整个陨石坑的难以置信的详细图像，并且我们计算了所有这些岩石。”

10月20日，亚利桑那州时间上午11点前不久，航天器上的推进器将发射并轻轻推动OSIRIS-REx脱离本努周围的轨道，并将其向下导向崎surface不平的地面。这场大火将使任务团队精心策划的一系列事件开始。

如果一切按计划进行，会发生什么?如果不是呢?

一旦航天器开始下降到目标，它将依靠任务团队所说的“危险图” —样本站点内区域的详细表示，这些区域可能由于存在航天器而对航天器构成危险。大石头或不平坦的地形。

就在接触地面之前，航天器会将其一台摄像机的图像与存储在航天器内存中的危害图进行比较。如果下降路径导致航天器在潜在的不安全地点着陆，则系统将自动触发航天器后退，根据模拟，这种情况的发生概率小于6%。

如果一切顺利，太空飞船将扩展其“即走即走”样本采集机制或TAGSAM，该机制悬挂在11英尺长的手臂的尖端。它让人想起旧车中使用的空气滤清器，旨在收集细颗粒的物料，但能够吸收多达四分之三英寸的物料。

将在“接触即走”操作或TAG中收集样品，在此过程中，采样头将与Bennu的表面接触约10秒钟。当航天器检测到接触时，它将发射三个氮气瓶中的一个，并且就像反向真空吸尘器一样，在航天器后退之前，在采样器头内搅动表面物质(称为重水石)。

作为备份，采样头配有一系列小圆盘，这些圆盘旨在像粘性垫一样吸收灰尘，以防气动采样过程出现问题。

该团队将检查航天器的采样头(SamCam)与采样头接触时的镜头。SamCam是在UArizona建造的航天器上的三台摄像机之一。

劳雷塔说：“我们将能够知道我们是否倾斜，气体是否向侧面吹出，材料是否被充分搅拌。” “我们还将很好地表明我们与夜莺接触的确切位置，我们可以将其与可简化性地图进行比较，以评估我们是否触碰到了可简化材料丰富的地区或其中一个较岩石的地点。”

在飞船离开夜莺陨石坑并且与小行星保持安全距离之后，SamCam还将能够拍摄采样头的图像。由于采样头安装在腕关节上，因此团队可以相对于太阳和采样相机以不同的方向对其进行检查。Lauretta解释说，该团队还将在TAGSAM的任何其他区域，手臂或气瓶上的毯子上看到任何灰尘或物质。

“这将告诉我们在接触时我们是否在周围移动了足够的材料，也许，也许，如果颗粒在头部内部的正确位置，我们将能够看到TAGSAM内部的一些颗粒。如果我们得到正确的照明条件。”

TAG结束后，团队将花一个星期的时间评估收集了多少样品。从对样品采集头成像进行目测检查开始，它将使用多种方法来估计样品量。该小组还将对航天器和仪器进行检查，以验证其是否不会导致两者的退化。

太空旋转

接下来，该航天器准备执行一项旨在让地面科学家估算收集到多少样本的机动。延伸采样臂后，它将与垂直于TAGSAM的轴一起缓慢旋转，以通过与先前采样头为空时进行的测量相比较来测量归因于所收集样品的质量变化。

由于技术的不确定性，测量结果需要超过所需的样品质量，以高度确信存在足够的样品。

劳雷塔说：“我们将寻找90%的可能性，即我们有60克或更多的真实克。” “任何低于此的东西，我们都会与NASA进行对话，以评估航天器的状态，进入第二次TAG的能力，并决定我们是否要带着已有的装备返回或进行第二次TAG尝试。 ”

航天器配备了三瓶氮气，因此可以进行多次采样。例如，如果要在安全的地方着陆但未能提供好的样本，则研究小组已制定应急措施，以确保任务仍能达到其主要的科学目标：收集至少60克(不到2盎司) )表面材料并将其返回地球。

副项目经理Mike Moreau表示：“如果做出决定，我们需要再次进入太空，我们必须让航天器返回轨道，并进行一系列燃烧以对齐其在轨道上的位置，以进行下一次标签尝试。”在马里兰州NASA的戈达德太空飞行中心。

劳雷塔特说，虽然夜莺被认为是采集所有本努样本的最佳地点，但仍然存在很多挑战。

“到目前为止，我们最有可能在10月20日获得的结果是，我们将与地面接触并拿出超出我们要求的大量样品。但是Bennu已经向我们抛出了许多曲线球，这就是为什么我们如有必要，我们已做好充分准备在Osprey(备份站点)进行标记。”

一旦决定存放样品，团队将继续将头放到样品返回舱内并密封，以便在2023年返回地球。届时，它有可能带回更多的空间。 TAGSAM旨在捕获至少150克，并且在最佳条件下可达4磅，因此最小重量为60克-足以使世代研究人员在地球上的实验室中忙碌。