本月初,我國著名的空間飛行器總體、資訊處理專家葉培建院士對外表示,小行星資源開發必將是未來航天發展方向之一,引起關注

探索小行星,不只是為了挖礦

《工人日報》(2017年05月19日 06版)舒年
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自從1801年,意大利天文學家朱塞普·皮亞齊發現第一顆小行星“穀神星”後,人類已經發現獲得永久編號的小行星30萬顆左右,而人類對小行星的探索,才剛剛開始。

行星探測能力的較量

去年9月30日,歐洲空間局的羅塞塔號探測器在楚留莫夫-格拉希門克彗星著陸,與地面失去聯繫,結束了自己曆時12年的任務。羅塞塔號在追逐探索楚留莫夫-格拉希門克彗星的同時,兩次穿越小行星帶,為人類帶來了重要的小行星資訊。

2008年9月,羅塞塔號以不到800公裡的距離飛掠了直徑約為5公裡的“2867號”小行星。2010年7月,它又以3000公裡的距離飛掠過直徑約100公裡的小行星“司琴星”,並確定了小行星的年齡為5000萬~8000萬年,這與地球上恐龍滅絕的年代,存在一定的巧合。

在火星和木星軌道之間的小行星帶,對於其起源人類迄今並未搞懂,探索小行星,尋找小行星的起源真相,將有助於人類更深入了解太陽系,乃至我們生存的地球。

羅塞塔號結束任務的原因是能源有限,電池耗盡,對於長距離探測來說,人類的技術仍然有局限性,但這擋不住各國對小行星的探索熱情。

日本曾於2003年發射隼鳥號探測器,時隔七年後帶著“絲川”小行星樣品返回地球。受到隼鳥號成功的鼓勵,日本於2014年12月3日發射了隼鳥2號,目標是“1999JU3”小行星。

去年9月,美國發射了小行星採樣探測器OSIRIS-Rex,將於明年8月抵達小行星“貝努”並採集樣品,2023年返回地球。

探索小行星,背後其實是各方行星探測能力的較量,因為,小行星探測器涉及導航、附著、採樣、電池、測控等諸多方面技術,並且可以用於探測其它行星。

小行星上有什麼?

目前,美歐日三方都有了自己的小行星探測計劃,我國當然也不甘落後。中國空間技術研究院已在小行星自主導航與控制、小行星弱引力附著與採樣技術、長壽命電推進技術、遠距離測控和自主管理技術等方面開展了預先研究,並開創了國際合作加快小行星探測的新模式。

事實上,在之前的空間探測中,中國的航天器也與小行星有過邂逅。2012年12月,“嫦娥二號”衛星與編號為4179的圖塔蒂斯小行星擦身而過,並且用相機對其進行了光學成像,這是人類首次實現對該小行星的近距離探測。

各國爭相探測的小行星上,究竟有什麼?

日本隼鳥2號的目標小行星“1999JU3”,被認為可能存在水和有機物,一旦能夠對探測器取回的物質進行分析,可以探明水和有機物產生了怎麼樣的反應,最終形成了生命。

當然,絕大部分小行星上主要是各種石頭。天文學家們根據光譜,將大部分小行星分為三類:約有15%的小行星是“矽質”,含有一個由石質矽層包圍的鐵鎳內核;另一種小行星則是“金屬質”,主要由鐵和鎳組成,約佔10%;剩下的多為“碳質”小行星,有豐富的碳。

但是,小行星帶距離地球比火星還要遠,為何人類不就近從月球和火星上尋找礦產,而是瞄準了小行星呢?

根據萬有引力定律,兩個物體之間,引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比,小行星質量很小,引力自然也小,從小行星上帶走物質,比從大行星上要容易得多。當然,引力非常小也就意味著,在小行星上如何安全著陸將是個難題。

潛在危險不容忽視

美國人計劃探測的“貝努”小行星,直徑只有492米,自轉周期僅需4.3小時。與其它小行星不同,貝努星是一顆對地球有高度潛在威脅的近地小天體,位列哨兵系統巴勒莫撞擊危險指數第三級。巴勒莫撞擊危險指數,是一個被天文學家用來評判一個近地物體對地球的威脅的對數標準。

根據美國航天局廣域紅外探測器(WISE)最新觀測結果顯示,中等體積大小的近地小行星數量為19500顆。小行星對地球的威脅絕非空穴來風,就在上個月的19日,一顆直徑達到650米,編號為“2014JO25”的小行星掠過地球,最近距離為175萬公裡,僅為地月之間距離的4.6倍。在浩瀚的宇宙中,175萬公裡的距離,並不遙遠。“嫦娥二號”觀測的圖塔蒂斯小行星,曾於2004年以4倍地月距離飛掠地球,這顆小行星的直徑為5公裡。

美國航天局的預測顯示,10年後,直徑800米的“1999AN10”小行星將以一個地月距離飛過地球。目前,面對小行星存在的潛在威脅,人類並非當初“赤手空拳”的恐龍。但如果想找到更好的防衛方法,還需要更多探測和實驗。

小行星的撞擊,可能會影響地球上的生命走向,不只會導致有些物種可能因此滅絕,也有可能帶來其它物種。

關於小行星上是否存在水和有機物,一直是科學家們關注的焦點。因為如果小行星上有這些,那麼它也可以通過撞擊的形式,將其帶到地球來。美國黎明號小行星探測器在去年3月進入穀神星軌道後,於今年報告,在穀神星北半球一個直徑為50公裡的隕坑附近發現了有機化合物的蹤跡。