北京時間10月21日清晨,，已經(jīng)在太空飛行4年的OSIRIS-REx(冥王號)探測器，成功從目前距地球3.34億公里的貝努小行星上,，收集了一些塵埃和碎石,。耗費7年時間，耗資約65億元人民幣,，只為從小行星上抓回“一把土”,，值得嗎？當(dāng)然,！在中國航天科工集團二院研究員楊宇光看來,，這是一次意義重大的“太陽系考古”。

　　中國科學(xué)院國家天文臺研究員鄭永春對這次任務(wù)后續(xù)的科學(xué)研究充滿期待,�,！摆ね跆柨梢圆杉�60克樣品，這個量已經(jīng)很多了,，樣品類型也會比較豐富,，可以開展很多非常系統(tǒng)的研究。估計至少可以研究幾十年,�,！�

　　小行星上藏有太陽系古老遺跡

　　對于地球來說，近地小行星是一種危險的存在,。它們在太空中風(fēng)馳電掣,，不時與地球擦肩而過,，讓人心驚肉跳。不過這些魯莽的家伙并非一無是處,，它們身上也藏有科學(xué)家們夢寐以求的東西,，比如太陽系最古老的遺跡。

　　鄭永春介紹說,，太陽系形成之后,，塵埃碰撞凝聚形成了行星、矮行星等天體,，還有些粉末碎屑,，成為了小行星。相比之下,，行星中含有很多放射性元素,，會產(chǎn)生熱量，從而導(dǎo)致演化,、熔融,，慢慢將太陽系初期的歷史湮沒。而能量小,、熱量少的小行星,，基本上沒有發(fā)生過演化，仍保留著太陽系形成之初的狀態(tài),。對它們開展研究,，有助于探尋太陽系最早期的面貌。

　　此外,，隨著航天技術(shù)發(fā)展,，人類也產(chǎn)生了對小行星資源開發(fā)利用的想法。

　　出于上述目的,，人們開始在茫茫太空中尋找探測目標(biāo)。楊宇光表示,，選擇目標(biāo)時,，需要考慮幾個因素。

　　從工程角度,，首先要考慮可行性,。例如項目預(yù)算能買多大推力的火箭，能把探測器送到多遠的地方,，以此劃定一個選擇范圍,。如果要登陸采樣，那么小行星的自轉(zhuǎn)速度就不能太快,，以免增加任務(wù)難度和風(fēng)險,。

　　同時還要從探測價值方面考慮,。太陽系里有近地小行星、主帶小行星等多種類型,，其軌道分布,、成份等都有差異。在能力有限的情況下,，一定是盡量選擇此前沒有探測過,，本身具有一定特點，在科學(xué)上或?qū)ξ磥黹_發(fā)有足夠高價值的小行星,，作為探測目標(biāo),。

　　綜合考慮各種因素，一顆發(fā)現(xiàn)于1999年,，編號為1999 RQ36的近地小行星——貝努成為了冥王號的探測目標(biāo),。

　　全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩介紹說，貝努是一顆富碳小行星,，直徑將近500米,。它距離地球最近時約有750萬公里。

　　中國科學(xué)院國家天文臺研究員劉玉娟在一篇文章中介紹,，貝努的年齡超過45億歲,，并未經(jīng)歷過劇烈的變化，意味著它表面和內(nèi)部的物質(zhì)都是太陽系誕生時產(chǎn)生的,，其組成成分很可能包含生命最初在地球上形成時的物質(zhì),。研究這樣的小行星，有助于科學(xué)家認(rèn)識早期的太陽系,，包括地球的形成方式,，以及生命起源的問題。

　　全新“接觸即離”方式幾秒鐘完成采樣

　　冥王號是美國首個小行星采樣返回探測器,，于2016年9月9日發(fā)射升空,，2018年12月飛到貝努小行星附近。

　　龐之浩介紹,，冥王號此行有幾個科學(xué)目標(biāo),，包括從貝努表面采回足夠量的風(fēng)化層物質(zhì)，繪制原始碳質(zhì)小行星的全球特性,、化學(xué)特性,、礦物學(xué)分布情況圖，在采樣地點記錄風(fēng)化層的質(zhì)地,、形態(tài),、星體化學(xué)和光譜特性等。

　　鄭永春表示,，采樣區(qū)的選擇,，主要有兩方面要求,，一是希望樣品有特點、信息豐富,，具備更高的科學(xué)價值,；二是必須有一塊面積較大、地勢平坦的區(qū)域,，才能保證安全,。經(jīng)過綜合考慮，冥王號選擇了名為“夜鶯”的采樣區(qū),。

　　龐之浩介紹,，此次采樣采用了“接觸即離”方式，采樣過程只用幾秒鐘,。其間,，冥王號并沒有著陸，而是在接近目標(biāo)時伸出采樣機械臂,，用機械臂末端的采樣器完成采樣,，然后迅速飛離。這種方式省去了采樣前著陸,、固定,，以及起飛前的解鎖過程；探測器在慣性下落時,，也提供了采樣所需的力,。

　　冥王號的采樣器采用了一項全新技術(shù)。龐之浩說,，當(dāng)采樣器接觸到小行星地表時,，會噴射出純氮氣體，把貝努表面的部分表土層物質(zhì)吹入樣品返回艙,。采樣器在接觸地表時,，也可以取得一部分樣品。冥王號攜帶了3罐氮氣,，能滿足3次采樣嘗試,。地面模擬試驗表明，它能夠采得超過60克樣品,。

　　龐之浩說，采樣完成后,，冥王號計劃于2021年3月踏上歸途,，在2023年9月將重達46千克的采樣返回艙送回地球。不過它不會再入地球大氣層,，而是在進入大氣前4小時釋放采樣返回艙,，隨即進行碰撞規(guī)避機動,，讓采樣返回艙獨自回到地面。冥王號自己則進入環(huán)繞太陽的軌道繼續(xù)飛行,。

　　月球與小行星采樣各有難點

　　冥王號并不是人類第一個在小行星采樣的探測器,。

　　2003年5月，日本發(fā)射隼鳥號探測器,，幾經(jīng)波折,，從糸川小行星上采集到約100毫克塵埃，于2010年6月返回地球,。

　　2014年12月,，日本又發(fā)射隼鳥2號探測器。它于2019年2月在龍宮小行星著陸采集表面樣本,，并發(fā)現(xiàn)了水合礦物質(zhì),。同年4月，它向龍宮發(fā)射了一枚金屬彈,，隨后收集了被激起的物質(zhì),。目前，隼鳥2號正在返回途中,，計劃于今年底將小行星樣品送回地球,。

　　相比日本這兩次小行星采樣計劃，冥王號項目除了科學(xué)目標(biāo)不同,，在采樣,、降落導(dǎo)航等方面也采用了全新的技術(shù)，同時在伴飛距離上大幅縮短,。此外,，60克的樣品采集量，堪稱阿波羅計劃之后人類太空采樣之最,。

　　近年來,，各國紛紛啟動行星探測計劃。我國就計劃在今年11月下旬發(fā)射嫦娥五號探測器,，實施月球采樣返回任務(wù),。那么月球與小行星在登陸采樣方面有何不同？

　　楊宇光表示,，行星或矮行星的個頭大,、引力大，著陸及采樣方式與小行星任務(wù)并不相同,，因而在整個工程設(shè)計上都不一樣,。“從飛行器設(shè)計角度來說,，冥王號和普通軌道飛行器沒有太大差異,，主要是增加了一些在微重力條件下采樣的設(shè)備,。”楊宇光說,，而行星的巨大引力會導(dǎo)致探測器環(huán)繞,、降落的速度非常快,，這給工程帶來了很大難度,。

　　盡管如此，小行星采樣也有許多技術(shù)挑戰(zhàn),。鄭永春介紹,，小行星在行星學(xué)中被稱作“非合作天體”，由于其幾乎沒有引力,，跟探測器之間沒有相互作用,，因此要實現(xiàn)對小行星的伴飛、環(huán)繞以及著陸,，完全要依靠探測器自身的動力,，這對探測器的姿態(tài)調(diào)整及控制精度提出了很高要求。

　　此外,，小行星距離地球較遠,，近地點往往也要數(shù)百萬公里，遠大于月球與地球之間的距離,，加上其目標(biāo)小,、速度快，這都給探測任務(wù)的軌道設(shè)計增加了難度,。

　　據(jù)媒體報道,，我國也在開展小行星探測關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。根據(jù)目前的計劃,，我國將發(fā)射一個探測器,，先環(huán)繞近地小行星2016HO3飛行，再擇機登陸采樣,，將樣品返回艙送到地球附近釋放,。隨后探測器繼續(xù)飛行，借助地球和火星引力到達小行星帶,，對名為133P的主帶彗星進行探測,。