OSIRIS-APEX任务瞄准大名鼎鼎的潜在危险小行星阿波菲斯

2023年11月04日 01:18 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

美国国家航空航天局的 OSIRIS-REx 任务了解到许多关于潜在危险小行星贝努及其对地球的风险的信息。现在,这项任务将换人,瞄准另一种具有潜在危险的小行星--阿波菲斯。经过7年的太空飞行和40多亿英里的旅行,NASA的OSIRIS-REx任务成功地从一颗近地小行星上采集并交付了美国的第一个样本。然而,经过这么长时间的旅行,探测器并没有退休。

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2029 年 4 月 13 日,OSIRIS-APEX 在异常接近地球的飞越过程中追逐小行星阿波菲斯。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心概念图像实验室

相反,NASA延长了亚利桑那大学领导的这项任务,以便利用该航天器研究另一颗名为阿波菲斯的近地小行星。这项任务被重新命名为 OSIRIS-APEX,即 OSIRIS-APophis EXplorer 的缩写。《行星科学杂志》(Planetary Science Journal)发表了任务概述。

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OSIRIS-REx 副首席研究员 Dani DellaGiustina 现在是 OSIRIS-APEX 任务的首席研究员。图片来源:Christopher Richards/亚利桑那大学

与阿波菲斯相遇

9月24日,在地球大气层上空抛下样本20分钟后,航天器启动了推进器,准备在5年半后与阿波菲斯会合--就在阿波菲斯接近地球之后。这条路径包括三次地球引力助推和几次绕太阳的近距离旋转。

到 2029 年 4 月 2 日,航天器的照相机将在接近小行星时开始收集数据。地球上的望远镜也将对阿波菲斯进行密切观测。但是,在近距离相遇后的几个小时内,阿波菲斯在天空中的位置将离太阳太近,地球上的光学望远镜无法观测到。这意味着近距离相遇引发的任何变化都将由航天器进行最佳探测。

航天器将于 2029 年 4 月 13 日追上这颗小行星,届时小行星将在距离地球表面 2 万英里的上空盘旋。随后,科学家们将用 18 个月的时间对这颗小行星进行详细研究。他们还将用航天器扰动小行星表面的物质,以揭示小行星背后的秘密。

阿波菲斯的恶名

"阿波菲斯是一颗声名狼藉的小行星,"亚利桑那大学月球与行星实验室行星科学助理教授德拉吉斯蒂纳说。他是亚利桑那大学月球与行星实验室的行星科学助理教授。"当它在 2004 年被发现时,人们曾担心它会在 2029 年撞击地球,但这一风险已被消除。但现在的观测和建模结果表明,阿波菲斯至少在未来一百年内不会对地球构成威胁。尽管如此,阿波菲斯仍然在我们所有研究这些东西的人的心理中扮演着这样的角色。虽然它不会在2029年撞击地球,但是,它确实非常接近地球了。"

阿波菲斯是一颗由硅酸盐材料和镍铁组成的石质小行星,也就是S型小行星,与OSIRIS-REx的首个目标贝努(Bennu)等富含碳质材料的C型小行星不同。阿波菲斯很可能是由小行星带中的母体碰撞形成的,碰撞将它撞向地球附近。这颗小行星经过的距离比地球上的一些轨道卫星还要近,是月球距离的十分之一。这是现代史上如此大小的小行星最接近地球的一次,在东半球用肉眼就能看到它。如此大小的小行星如此接近地球实属罕见,大约每 7500 年才会发生一次。

选择下一个目标

德拉吉斯蒂纳说,这次任务曾考虑过访问其他目标--甚至金星--但最终选择了阿波菲斯,因为它是唯一一个航天器可以近距离交会的天体。这种近距离接近可以让科学家研究与地球引力的相互作用,特别是潮汐力,潮汐力可能会扰动地球表面,从而揭示地球表面下的情况。"'阿波菲斯'离我们足够近,我们预计它的表面会有一些活动。可能会出现山体滑坡或粒子喷射,形成类似彗星的尾部。近距离接近是一个很好的自然实验。"

"我们知道,潮汐力和碎石堆物质的积累是可能在行星形成过程中发挥作用的基础过程。它们可以告诉我们如何从早期太阳系中的碎石变成完整的行星。我们现在的最佳猜测是,阿波菲斯确实是一个碎石堆。"

任务的科学目标是基于地面观测对阿波菲斯的了解、研究小组在贝努的经验以及其他S型小行星的现有数据。最终,研究小组希望了解这颗小行星的演变和特征,包括阿波菲斯的材料强度、孔隙率和密度。他们所学到的一切都能为行星防御研究提供信息,尤其是因为大多数潜在的危险小行星也是像阿波菲斯这样的S型小行星。

连接陨石和小行星

OSIRIS-APEX任务项目科学家、美国宇航局戈达德太空飞行中心太阳系探测部行星大气研究高级科学家艾米-西蒙说:"我们在贝努学到了很多,但现在我们带着更多的问题。"

例如,作为OSIRIS-REX可见光和近红外光谱仪的副仪器科学家,Simon及其同事在贝努上探测到了粘土矿物和有机物,这表明该小行星过去曾与水发生过相互作用。科学家们预计会在像贝努这样的C型小行星上发现这些物质,但却无法从地面观测中探测到。

西蒙说,她很高兴看到阿波菲斯看起来与预期有什么不同,以及与碳质小行星贝努和龙宫有什么不同,日本在2018年用隼鸟2号探测器访问了这两颗小行星。

近距离接触这些小行星为行星科学家提供了一个独特的机会。目前,科学界对太阳系形成的了解主要来自陨石,即坠落到地球上的其他天体的碎片。小行星是陨石的主要母体,但通常从很远的地方进行观测,它们只是天空中的光点,几乎无法显示其全球特性或表面变化。

OSIRIS 航天器的科学仪器专门用于将我们对陨石的认识与其母体小行星联系起来,将陨石尺度的岩石置于小行星的地质环境中,并在贝努以及很快在阿波菲斯调查小行星的地质过程。

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