NASA太空快递:一次探测地球威胁的生死时速

NASA太空快递:一次探测地球威胁的生死时速
2016年09月28日 16:16 华创资本

小行星即将撞击地球?在不久的将来,这也许不再是一个电影中的桥段。为了避免地球劫难,NASA发出一封“太空快递”。

小行星探测器OSIRIS-REx自肯尼迪航天中心升空

北京时间9月9日早晨,美国宇航局小行星采样探测器OSIRIS-REx自肯尼迪航天中心升空,它将在2018年8月抵达101955号小行星“贝努”,对其进行为期两年的探测,在这期间OSIRIS-REx将利用机器臂采集约60到2000克的小行星表面样本,并在2023年将样本送回地球,该任务将帮助科学家了解行星形成过程以及生命如何出现,以及小行星对地球存在的潜在风险。

冥界之神与创世之神

这一任务被命名为冥王号小行星采样返回器(OSIRIS-REx),项目全称OSIRIS-REx是英文单词的缩写,分别为:the Origins(起源)、Spectral Interpretation(光谱分析)、Resource Identification(资源调查)、Security(安全)、Regolith Explorer(土壤探测)。

这五个单词代表该项目的科学目标,英文缩写OSIRIS-Rex,欧西里斯,是古埃及神话中的冥界之王。

冥王号小行星采样返回器(OSIRIS-REx)

而贝努小行星是在1999年发现的一颗已知对人类最具威胁的小行星,它在太空中沿着一条不稳定的轨道翻滚前进,其轨道与地球绕日公转轨道周期性地交会。天文学家将这个直径0.5千米的天体命名为贝努(Bennu),这是埃及神话中一位创世之神的名字。

这也算名副其实:贝努富含有机物和富水矿物,如果它落到一个贫瘠的行星上,就可能撒播下生命的种子。反过来,它也可能引发巨大的灾难。

左图为冥界之神 右图为创世之神

天文学家估计,在2135年,贝努会再一次掠过地球,那时它会比月球更接近地球。这次飞掠可能改变此小行星的轨道,使它在22世纪末期撞上地球。

没人能预测贝努会落到地球上的什么地方,但一些基本的计算表明,这次撞击释放的能量大概相当于30亿吨TNT炸药。

如果贝努在2135年飞掠地球时,将是“小行星撞地球”事件的开端,那么全球领导人大致有两种选择来避免灾难:在全世界范围内大面积疏散民众,或者发射飞行器,设法让小行星转向。而要弄清楚得疏散多少人,或者执行多大规模的航天任务,100多年后的决策者们在某种程度上得依赖今天的数据——由美国航空航天局(NASA)发射的探测器所收集到的数据。

这个名为OSIRIS-REx的探测器将肩负这样的重要使命探测贝努,并携带贝努的样本返回地球。

来自贝努的威胁

判断一颗小行星是否会撞击地球需要对它的轨道进行非常精确的测量。

为了理解这项任务的难度,我们来思考一下与任务相关的距离和作用力。贝努每1.2年绕太阳一周,轨道速度大于28千米/秒,每6年靠近地球一次。在轨道上绕行一周,这颗小行星运动距离超过10亿千米;在最远处,它离地球超过3.4亿千米。

OSIRIS-REx任务轨道示意图

(蓝色为地球的轨道,白色为小行星贝努的轨道,绿色为OSIRIS-REx运行轨道)

因为贝努会周期性地接近地球,天文学家可以在足够近的距离上研究它的轨道,这使得贝努的轨道数据是记录在案的小行星中最精确的一个。

贝努的轨道半长轴为168505699.049千米(轨道上相隔最远的两点间距离的一半),不确定度仅有6米,这相当于测量纽约到洛杉矶之间的距离,误差只有三分之一毫米。但只有精确的轨道数据还不够,因为很多外力可以改变小行星的轨道。

为了设计一条前往贝努的太空航线,OSIRIS-REx团队使用高精度模型来计算所有外力对这颗小行星轨道的影响。

这个模型考虑了许多天体的引力作用——包括太阳、月球、八大行星,还有较大的小行星和矮行星冥王星。这个模型预言,贝努将在2135年从距离地球不到300000千米的地方擦肩而过。在这之后的情况难以估计。不过有一点是确定的:如果贝努在2135年的飞掠中穿过了地球附近的若干“钥匙孔”区域之一,累积的引力作用就会让它进入撞击轨道,从而在22世纪末撞上地球。

如果贝努避开了地球,它还有几乎相等的概率会坠入太阳,而它撞上金星的概率要稍稍小一些。它也可能会撞上水星、火星或木星。不管贝努撞上哪一个都将对地球居民造成巨大的灾难,探测地球威胁的生死时速,全靠这一个叫“OSIRIS-REx”快递员。

探测器工作示意图

番外篇:小行星上最浪漫的事

说了半天,感觉像为了拯救地球而争分夺秒的灾难大片,但实际上NASA这次小行星之旅却制造了很多浪漫的气氛。

在发射前,NASA邀请公众进行艺术创作与投稿,作品将由航天器OSIRIS-Rex“保驾护航”,最终到达目的地“贝努”小行星!

作品的形式没有什么限制,可以是诗歌、绘画、素描、摄影等等,也可以是一首歌,或者一段视频。

在创作题材上,NASA 倒是抛出了三个问题给我们思考:

1.作为一个像 OSIRIS-REX 一样的探险者意味着什么?

2.这次任务在我们自身和宇宙方面,可以教会我们什么?

3.我们作为一个民族是如何被地球外的探险所延伸和深化了的?

任何人都可以参与(18岁以下的未成年人乖乖地在父母或监护人的许可下参加),你只需要在Twitter 或Instagram上发布你的作品就可以了。

最后,让我们看看别人给这颗小行星的作品吧:

大鱼宇宙

汪星人宇航员

烈“叶”飞腾

这是小王子……

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