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飞越一亿公里,只为在最近的轨道陪着你

飞越一亿公里,只为在最近的轨道陪着你

本文来自微信公众号:果壳(ID:Guokr42),作者:  鸑鷟鹓鶵


2019年刚开年,地球人就再次拥有了三星堆古人梦寐以求的千里眼,看到了世界航天史上前所未见的新奇和八卦。


古蜀华章展览中的三星堆纵目青铜面像 | 作者拍摄


2019.01.01:新视野号探测器成功飞掠柯伊伯带小天体“天涯海角”,并发回了“天涯海角”的最新照片,这是人类历史上探测过的最遥远天体。


2019.01.03:嫦娥四号实现了人类在月球背面的首次软着陆,第一次从表面看到了月球背面的地貌景观。


这些精彩时刻并不是新年航天庆典的全部,在这两条特大新闻之前,也就是2018年12月31日,还有一个更加低调的好消息。



绝美“晨昏恋”


有两位距离地球足足有1.1亿公里远、刚刚朝夕相处一个月、友达以上恋人未满的伴侣,创造了航天史上的一个新纪录。其中一位是两岁的冥王号(OSIRIS-REx,全称“太阳系起源、光谱解析、资源识别、安全、小行星风化层探测器”),他悄悄地靠近了自己心仪的目标——可能有几十亿年高龄的小行星“不死鸟”(Bennu)


说起来,这还是一对晨昏恋呢!而这一次靠近,他们实现了航天史上最小的环绕轨道——半径只有1.75公里,我们步行走完这段距离只需要20分钟左右。


冥王号探测器亲手拍摄的小行星“不死鸟” | NASA



“不死鸟”是时间胶囊


首先,我们来八卦一下是什么促成了这对晨昏恋。


小行星是21世纪以来科学家才深入探索的新晋热门。在天文学家们看来,太阳系中较大的天体,包括地球和月球在内,都经过了漫长的行星分化,现在的构造和形成时早已不同,可谓沧海桑田了。而很多小行星们由于体积太小,几乎没有经历过行星分化,还保持着和诞生时几乎相同的状态。这就意味着,这些小行星们就像太阳系的“时间胶囊”一样,保存着很多太阳系早期形成之时的信息,很可能为我们了解太阳系的形成和演化提供重要的线索。


最简单的例子是,尽管地球已经40多亿岁的高龄,但在地球表面想要找到一块30亿年前的岩石,却十分稀罕。在月球上找一块古老的岩石要容易得多,而在小行星上,则遍地都是古老的岩石。


小行星“不死鸟”不仅古老,还富含大量碳元素,这可是有机物的必要元素。探索这类小行星,有利于我们了解太阳系中有机物的演化和生命的起源。



能不能再靠近一点点?


正是在这样的背景下,人类派出了冥王号这位小伙。为了追寻自己心仪的对象,他早在两年前就踏上了旅程。历尽千辛万苦,终于在2018年12月6日,来到了小行星“不死鸟”的身边,距离50公里,开始了接下来几年朝夕相伴的生活。


这位小伙很害羞,地面的科学家也很谨慎。在接下来的几周内,他小心翼翼地又靠近了一点点,将距离缩小到了15公里。不过,这都不是极限。


北京时间12月31日15:43分, 冥王号启动了一台发动机,短短8秒钟的燃烧推进,让他又靠近了一步。这一次,他进入了距离小行星中心半径1.75公里的环绕轨道。


冥王号进一步靠近小行星“不死鸟” | NASA


如此小的环绕半径,打破了由罗塞塔号探测器2016年5月实现的7公里的最小环绕半径,当时罗塞塔号的环绕对象是67P/丘留莫夫—格拉西缅科彗星。而冥王号的目标——小行星“不死鸟”,是一颗直径500米左右的小行星,这意味着探测器环绕它飞行时,距离小行星表面只有1250米的高度。


从来没有探测器如此近距离地稳定环绕过一个天体,因此为了尽可能地避免意外的发生,在这次变轨之前,科学家精心进行了一次计算机模拟。此外,冥王号敏捷的身手也可以避免意外的接触,并维持这样一个超级近距离的稳定轨道。毕竟,小行星“不死鸟”的重力只有地球的500万分之一。在这里,探测器受到的万有引力非常小。失去了这个向心力的来源,冥王号需要通过自己的动力来维持轨道。


在这么近的距离上,冥王号将前所未有地看清小行星“不死鸟”的各个细节,详细地测绘出一个更精准的三维模型。


冥王号扫描小行星 | 亚利桑那大学


在三维模型生成之后,冥王号的导航定位系统将从恒星定位系统(天)切换到小行星地表定位系统(地)。换句话说,在此之前,探测器根据天体来确定自己的坐标,而在此之后,探测器将根据自己下方的小行星地貌特征来确定自己的相对位置。


这些所作所为,不仅仅是为了更详细地了解这颗小行星,还在为未来的重头戏做好准备——那便是要更进一步的“亲密接触”。


为了这进一步的“亲密”,科学家将在冥王号测绘过的资料上选择一处最合适的“牵手”位置。


冥王星伸出机械臂的示意动图 | NASA


具体会有多亲密呢?


冥王号将在合适的采样点上,通过机械臂与小行星“牵手”。这实际上,是通过机械臂末端淋浴喷头状的采集系统,来收集小行星的样品,预计这一幕将发生在2020年的夏天。


冥王号与小行星“牵手”(采样)的艺术加工图 | NASA


“牵手”完成之后, 冥王号便会收到小行星“不死鸟”馈赠的“礼物”。再接下来,他将把这份珍贵的礼物转赠给地球。


根据目前的计划,2023年9月25日,我们将迎接他的归来。


为什么“牵手”和返回的时间间隔都这么久呢?这是因为科学家为两位预留了足够的相伴时间,让冥王号能够充分了解小行星“不死鸟”。此外,即使第一次“牵手”没有成功,他也还有时间来继续尝试。


期待着它们新的八卦新闻。


本文来自微信公众号:果壳(ID:Guokr42),作者:  鸑鷟鹓鶵,编辑:Steed,东风

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