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來源(yuan)︰咸寧網 時間︰2020-02-28 00:06

最(zui)近(jin),歐(ou)洲(zhou)航天局正式宣布,將(jiang)與美(mei)國航jiao)蘸教煬止gong)同進行人類首個全面的小(xiao)行星防御演示任務——“小(xiao)行星撞擊和tui) 肫攔饋畢xiang)目。

事實(shi)上(shang),近(jin)年(nian)來關于小(xiao)行星的各種(zhong)探測項(xiang)目都十分活(huo)躍。據(ju)介紹,中(zhong)國小(xiao)行星探測任務也(ye)正在進行xin)壑??鰨 饌瓿山(shan)di)小(xiao)行星伴飛(fei)、附著(zhou)、取樣返回和主帶彗星近(jin)距離繞飛(fei)。

美(mei)歐(ou)共(gong)同實(shi)施的“小(xiao)行星撞擊和tui) 肫攔饋畢xiang)目示意圖。右上(shang)是歐(ou)洲(zhou)的“赫拉”空間探測器(qi),左下是美(mei)國的“雙小(xiao)行星重(zhong)定(ding)向測試”空間探測器(qi)。


1 行星探測為何受青(qing)睞


小(xiao)行星探測之所以在最(zui)近(jin)幾年(nian)受到世界上(shang)一些國家的重(zhong)視,是因為隨(sui)著(zhou)科學技(ji)術的飛(fei)速(su)發展,科學家們越來越認識到探測小(xiao)行星具有十分zhong)匾 囊庖濉/p>

探測小(xiao)行星能(neng)揭示生命起源(yuan),促(chun)進基礎科學發展。因為小(xiao)行星是46億年(nian)前太陽系(xi)形成時殘留下來的初始行星體,保存(cun)了太陽系(xi)形成時的大量珍貴(gui)信息。探測小(xiao)行星可認識太陽系(xi)的最(zui)初物質組(zu)成,更好地(di)研究太陽系(xi)的形成和演化(hua)。

探測小(xiao)行星能(neng)促(chun)進太空工業發展。據(ju)悉,每(mei)年(nian)有900多顆小(xiao)行星與地(di)球(qiu)擦身而過,其中(zhong)不少(shao)蘊(yun)藏鉑、鈷、銠、銥、鋨(e)等(deng)珍稀(xi)金(jin)屬和鐵、鎳等(deng)礦(kuang)產資源(yuan),它們可以成為潛在的“地(di)外(wai)礦(kuang)藏”。

探測小(xiao)行星能(neng)為保護地(di)球(qiu)安全,建(jian)設(she)行星防御體系(xi)奠定(ding)基礎。探測近(jin)地(di)小(xiao)行星,深入(ru)了解(jie)近(jin)地(di)小(xiao)行星的運動及屬性,有利于研究、開發出防止近(jin)地(di)小(xiao)行星撞擊地(di)球(qiu)的新(xin)方(fang)法和技(ji)術,包括驗(yan)證軌道(dao)偏轉(zhuan)等(deng)小(xiao)天體防御技(ji)術的可行性,為地(di)球(qiu)自身的安全做好預測和防範,避免人類重(zhong)蹈當年(nian)小(xiao)行星撞擊地(di)球(qiu)造成恐龍滅絕的災難性後果。

探測小(xiao)行星還能(neng)成為深入(ru)探索(suo)太空的基石。小(xiao)行星可作為載人登火星的中(zhong)轉(zhuan)站(zhan),因為小(xiao)行星引力小(xiao),從那里出發去深空其他星球(qiu)比較容易。另外(wai),其上(shang)有豐富(fu)的水資源(yuan),它可直接用(yong)于航天員生活(huo)或分解(jie)成氧和氫,供(gong)航天員呼(hu)吸(xi)或作為星際飛(fei)船的燃料使(shi)用(yong),幫助人類探索(suo)更遙遠的太空世界。

小(xiao)行星探測是空間探索(suo)的前沿熱點,同時也(ye)是高門(men)檻的深空探測任務。小(xiao)行星形狀不規則,平均(jun)直徑只有千米(mi)量級,地(di)貌復雜,引力微(wei)弱,表(biao)面溫差大。探測難點是“微(wei)弱引力、未(wei)知環境不確(que)定(ding)”等(deng)。近(jin)年(nian)來,全球(qiu)掀起了小(xiao)行星探測的新(xin)熱潮,由此促(chun)進了小(xiao)行星探測新(xin)技(ji)術的爭奇斗艷。


2 美(mei)日已(yi)經先行一步


探測灶神星和谷(gu)神星的美(mei)國“黎明”探測器(qi)示意圖

隼(sun)鳥2號登陸(lu)龍宮小(xiao)行星想象圖。

從20世紀90年(nian)代至今,美(mei)國和日本已(yi)先後研制和發射了多個專(zhuan)用(yong)小(xiao)行星探測器(qi)。它們采用(yong)繞、落、回的方(fang)式對目標(biao)小(xiao)行星進行了較為細致的探測,獲得了大量有價(jia)值的科學數據(ju)。

早在1996年(nian),美(mei)國就(jiu)率先que)?淞聳瀾縭贅魴xiao)行星探測器(qi)“尼爾”(意譯為“近(jin)地(di)小(xiao)行星交會”)探測器(qi)。它于2000年(nian)進入(ru)愛神星小(xiao)行星軌道(dao),這是人類航天器(qi)首次成功地(di)進入(ru)圍繞小(xiao)行星運行的軌道(dao)。“尼爾”用(yong)相(xiang)機、激光測距儀和無(wu)線電科學實(shi)驗(yan)設(she)備等(deng)儀器(qi),確(que)定(ding)了愛神星的尺寸、質量、密度和磁(ci)場(chang)及岩(yan)石成分。在探測任務結束(shu)之際,“尼爾”于2001年(nian)首次以硬著(zhou)陸(lu)的方(fang)式降落到愛神星的表(biao)面,結束(shu)了長(chang)達(da)5年(nian)的太空之旅(lv)。在這5年(nian)中(zhong),“尼爾”繞愛神星飛(fei)行了1年(nian),共(gong)拍(pai)攝了16萬幅圖ji)  鴨 吮瓤蒲?以 燃ji)劃(hua)多10倍的數據(ju),大大超過了預期。

日本也(ye)不甘(gan)示弱,于2003年(nian)發射了“隼(sun)鳥”小(xiao)行星探測器(qi)。它于2005年(nian)飛(fei)抵離?川小(xiao)行星20千米(mi)的預定(ding)軌道(dao),觀(guan)測?川小(xiao)行星表(biao)面情況,收集其成分和地(di)形數據(ju)。此後又兩次成功在?川小(xiao)行星表(biao)面短時間著(zhou)陸(lu),采集其表(biao)面的岩(yan)石樣本。其采樣方(fang)式是通過著(zhou)陸(lu)時產生的撞擊,吸(xi)入(ru)飛(fei)shan)ζ鵠吹乃槭 Wzui)終,“隼(sun)鳥”攜帶小(xiao)行星樣品于2010年(nian)返回地(di)球(qiu),使(shi)gu)氈境晌 瀾縞shang)首個擁有在月(yue)球(qiu)之外(wai)的原始小(xiao)天體上(shang)著(zhou)陸(lu)、取樣並(bing)攜帶其樣品返回地(di)面技(ji)術的國家。

美(mei)國則在2007年(nian)發射了首個用(yong)mei)胱油tui)進器(qi)完成實(shi)用(yong)型科學探測任務的“黎明”小(xiao)行星探測器(qi),玩兒了一個“一石二鳥”,即分別于2011年(nian)和2015年(nian)先後探測2顆小(xiao)行星——灶神星和谷(gu)神星。目前,“黎明”仍在谷(gu)神星軌道(dao)運行xiao)/p>

日本在2014年(nian)12月(yue)4日又發射了隼(sun)鳥2號小(xiao)行星探測器(qi)。它是更先進的小(xiao)行星取樣返回探測器(qi),探測目標(biao)是龍宮小(xiao)行星,因為該小(xiao)行星上(shang)可能(neng)有含有機物質和水的岩(yan)石。

隼(sun)鳥2號采用(yong)了別開生面的轟(hong)擊小(xiao)行星表(biao)面的技(ji)術,來探測小(xiao)行星的內部,進一步確(que)認龍宮上(shang)含礦(kuang)物質、水和有機物的情況。它于2018年(nian)6月(yue)進入(ru)龍宮小(xiao)行星軌道(dao)後,先對該小(xiao)行星進行近(jin)距離詳細觀(guan)測。接you)zhou),向小(xiao)行星表(biao)面投放跳躍式巡視器(qi)和小(xiao)型著(zhou)陸(lu)器(qi)。然後,對小(xiao)行星表(biao)面進行采樣。“隼(sun)鳥”只采集了10毫克樣品,隼(sun)鳥2號pai)獠杉00毫克以上(shang)樣品。後者在龍宮附近(jin)運行1年(nian)半(ban),完成任務後,已(yi)于2019年(nian)11月(yue)飛(fei)離龍宮;再用(yong)約1年(nian)時間,即2020年(nian)末返回地(di)球(qiu)。

2016年(nian)9月(yue)9日,美(mei)國首個小(xiao)行星采樣返回探測器(qi)——“奧西里斯-雷克斯”升空,目標(biao)是qian)員磁(ci) xiao)行星進行采樣返回探測。它于2018年(nian)8月(yue)抵達(da)貝ci)  bing)在環繞貝ci) 墓斕dao)上(shang)對其進行全球(qiu)表(biao)面成shang)窆guan)測,展開為期兩年(nian)的科學研究。美(mei)國已(yi)于2019年(nian)12月(yue)選定(ding)了貝ci) xiao)行星采樣點,在2020年(nian)8月(yue),該探測器(qi)將(jiang)使(shi)用(yong)機械臂(bi)末端的采樣器(qi)采集60克至2千克的貝ci) biao)面風化(hua)層樣品,2023年(nian)把樣品帶回地(di)球(qiu)供(gong)科學家yi)芯俊1磁(ci) 歉fu)碳小(xiao)行星,科學家預測這顆小(xiao)行星在2169年(nian)-2199年(nian)間撞擊地(di)球(qiu)的概率為0.071%,撞擊地(di)球(qiu)的危險性目前排在第(di)二位。


3 美(mei)歐(ou)合作實(shi)施防撞擊項(xiang)目


歷史fei)shang)曾(zeng)發生過多次小(xiao)行星撞擊地(di)球(qiu)的事件,向地(di)球(qiu)人敲meng)熗司 櫻 ﹤鈾su)研究如何防止近(jin)地(di)小(xiao)行星撞擊地(di)球(qiu)的方(fang)法和技(ji)術,因為小(xiao)行星撞擊地(di)球(qiu)是世界四大突發巨(ju)大災難之一,早晚有一天會猛烈撞擊地(di)球(qiu)。為此,科學家很早就(jiu)開始研究如何防止小(xiao)行星撞擊地(di)球(qiu)。

今年(nian)11月(yue),歐(ou)洲(zhou)航天局正式簽(qian)署協議,將(jiang)與美(mei)國聯(lian)手實(shi)施人類首個全面的行星防御演示任務——“小(xiao)行星撞擊和tui) 肫攔饋鋇南xiang)目。

其初步計(ji)劃(hua)是,美(mei)國在2021年(nian)7月(yue)發射“雙小(xiao)行星重(zhong)定(ding)向測試”空間探測器(qi),它于2022年(nian)10月(yue)到達(da)迪(di)迪(di)莫(mo)斯雙小(xiao)行星系(xi)統(由一顆直徑775米(mi)的迪(di)迪(di)莫(mo)斯小(xiao)行星和一顆直徑為165米(mi)的天然小(xiao)衛星組(zu)成),隨(sui)後俯(fu)沖撞擊其中(zhong)的天然小(xiao)衛星。地(di)球(qiu)上(shang)的望遠鏡將(jiang)觀(guan)測這次撞擊如何影(ying)響天然小(xiao)衛星及其迪(di)迪(di)莫(mo)斯小(xiao)行星的軌道(dao),以評估“動能(neng)沖擊器(qi)”偏轉(zhuan)小(xiao)行星策略的有效(xiao)性。

2023年(nian)或2024年(nian),歐(ou)洲(zhou)航天局將(jiang)發射“赫拉”空間探測器(qi),它于兩年(nian)後進入(ru)迪(di)迪(di)莫(mo)斯雙小(xiao)行星系(xi)統chang)!昂綻 鄙shang)的兩jiao)帕li)方(fang)星將(jiang)收集有關迪(di)迪(di)莫(mo)斯小(xiao)行星的各種(zhong)數據(ju),觀(guan)察高速(su)撞擊小(xiao)行星後產生的影(ying)響,其中(zhong)的“小(xiao)行星勘察器(qi)”立(li)方(fang)星用(yong)于研究兩jiao)判xiao)行星的內部結構(gou)和表(biao)面成分,“禹文(wen)塔(ta)斯”立(li)方(fang)星則用(yong)于研究天然小(xiao)衛星的結構(gou)和引力場(chang)。


4 中(zhong)國小(xiao)行星探測  任務正在論證


嫦娥2號拍(pai)攝的圖塔(ta)蒂斯小(xiao)行星。

2012年(nian)12月(yue)13日,執行完探月(yue)任務的嫦娥2號探測器(qi)通過變軌在深空與圖塔(ta)蒂斯小(xiao)行星交會,並(bing)用(yong)星載監視相(xiang)機對該小(xiao)行星進行了光學成shang)瘢 獠喚鍪俏夜狀問shi)di)佷孕xiao)行星的飛(fei)越探測,也(ye)是國際上(shang)首次實(shi)di)佷醞妓ta)蒂斯小(xiao)行星的近(jin)距離探測,使(shi)我國成為第(di)4個探測小(xiao)行星的國家。

目前,我國科學家已(yi)制定(ding)了專(zhuan)門(men)的小(xiao)行星探測計(ji)劃(hua),即以伴飛(fei)、附著(zhou)、取樣返回等(deng)探測方(fang)式,對近(jin)地(di)目標(biao)小(xiao)行星進行整體性yun)講?途植殼qu)域(yu)的分zhi)觥F淇蒲 勘biao)為︰精確(que)fan)舛ding)近(jin)地(di)小(xiao)行星軌道(dao)參數、自轉(zhuan)參數和形狀大小(xiao)等(deng)物理參數,為規避小(xiao)行星撞擊地(di)球(qiu)提供(gong)科學依據(ju);測量目標(biao)小(xiao)行星的形狀、大小(xiao)、表(biao)面形態、自轉(zhuan)狀態等(deng)基本性質,繪制小(xiao)行星的地(di)形地(di)貌圖,建(jian)立(li)其形狀結構(gou)模型;獲取小(xiao)行星整體和局部形貌、礦(kuang)物含量、元素種(zhong)類、次表(biao)層物質成分、空間風化(hua)層、內部結構(gou)等(deng),為太陽系(xi)起源(yuan)與演化(hua)提供(gong)重(zhong)要線索(suo);探測小(xiao)行星次表(biao)層以下的有機物、水等(deng)可能(neng)的生命信息,深化(hua)生命起源(yuan)的認識;獲取小(xiao)行星臨近(jin)空間環境參數,研究太陽風對小(xiao)行星表(biao)面的空間風化(hua)作用(yong)。

據(ju)中(zhong)國空間技(ji)術研究院研究員、小(xiao)天體探測項(xiang)目技(ji)術負責人黃江川介紹,中(zhong)國小(xiao)行星探測任務正在進行xin)壑??鰨 饌瓿山(shan)di)小(xiao)行星伴飛(fei)、附著(zhou)、取樣返回和主帶彗星近(jin)距離繞飛(fei)。我國將(jiang)發射一個探測器(qi)環繞小(xiao)行星2016HO3飛(fei)行xiao) ze)機附著(zhou)小(xiao)行星表(biao)面、采集小(xiao)行星樣品,返回地(di)球(qiu)附近(jin)釋放ou)禱夭眨 jiang)樣品送回地(di)球(qiu)。隨(sui)後,探測器(qi)將(jiang)繼續飛(fei)行xiao) 柚di)球(qiu)和火星引力到達(da)主小(xiao)行星帶,對主帶彗星133P開展原位探測。

黃江川說,據(ju)地(di)面觀(guan)測推(tui)測,小(xiao)行星2016HO3自轉(zhuan)很快,大約半(ban)小(xiao)時轉(zhuan)一周。小(xiao)行星結構(gou)通常較為松散,要在快速(su)轉(zhuan)動的小(xiao)天體上(shang)著(zhou)陸(lu),難度很大。完成對這個近(jin)地(di)小(xiao)行星探測後,探測器(qi)還要飛(fei)往主帶彗星133P,這兩個探測任務之間的餃接難度也(ye)不小(xiao),探測工作頗具挑戰性。 

(咸寧日報(bao)綜(zong)合) 


編輯(ji)︰hushaopeng

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