科技日报|花65亿元去小行星挖土值吗？专家：当然！而且意义重大( 二 )
郑永春表示 ， 采样区的选择 ， 主要有两方面要求 ， 一是希望样品有特点、信息丰富 ， 具备更高的科学价值；二是必须有一块面积较大、地势平坦的区域 ， 才能保证安全 。 经过综合考虑 ， 冥王号选择了名为“夜莺”的采样区 。
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该图片于10月20日在OSIRIS-REx任务的即取即拍（TAG）采样活动中捕获 ， 显示了NASA航天器降落在小行星Bennu表面上前后的SamCam成像仪的视野 。 图源：NASA官网
庞之浩介绍 ， 此次采样采用了“接触即离”方式 ， 采样过程只用几秒钟 。 其间 ， 冥王号并没有着陆 ， 而是在接近目标时伸出采样机械臂 ， 用机械臂末端的采样器完成采样 ， 然后迅速飞离 。 这种方式省去了采样前着陆、固定 ， 以及起飞前的解锁过程；探测器在惯性下落时 ， 也提供了采样所需的力 。
冥王号的采样器采用了一项全新技术 。 庞之浩说 ， 当采样器接触到小行星地表时 ， 会喷射出纯氮气体 ， 把贝努表面的部分表土层物质吹入样品返回舱 。 采样器在接触地表时 ， 也可以取得一部分样品 。 冥王号携带了3罐氮气 ， 能满足3次采样尝试 。 地面模拟试验表明 ， 它能够采得超过60克样品 。
庞之浩说 ， 采样完成后 ， 冥王号计划于2021年3月踏上归途 ， 在2023年9月将重达46千克的采样返回舱送回地球 。 不过它不会再入地球大气层 ， 而是在进入大气前4小时释放采样返回舱 ， 随即进行碰撞规避机动 ， 让采样返回舱独自回到地面 。 冥王号自己则进入环绕太阳的轨道继续飞行 。
月球与小行星采样各有难点
冥王号并不是人类第一个在小行星采样的探测器 。
2003年5月 ， 日本发射隼鸟号探测器 ， 几经波折 ， 从糸川小行星上采集到约100毫克尘埃 ， 于2010年6月返回地球 。
2014年12月 ， 日本又发射隼鸟2号探测器 。 它于2019年2月在龙宫小行星着陆采集表面样本 ， 并发现了水合矿物质 。 同年4月 ， 它向龙宫发射了一枚金属弹 ， 随后收集了被激起的物质 。 目前 ， 隼鸟2号正在返回途中 ， 计划于今年底将小行星样品送回地球 。
相比日本这两次小行星采样计划 ， 冥王号项目除了科学目标不同 ， 在采样、降落导航等方面也采用了全新的技术 ， 同时在伴飞距离上大幅缩短 。 此外 ， 60克的样品采集量 ， 堪称阿波罗计划之后人类太空采样之最 。
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图源：视觉中国
近年来 ， 各国纷纷启动行星探测计划 。 我国就计划在今年11月下旬发射嫦娥五号探测器 ， 实施月球采样返回任务 。 那么月球与小行星在登陆采样方面有何不同？
杨宇光表示 ， 行星或矮行星的个头大、引力大 ， 着陆及采样方式与小行星任务并不相同 ， 因而在整个工程设计上都不一样 。 “从飞行器设计角度来说 ， 冥王号和普通轨道飞行器没有太大差异 ， 主要是增加了一些在微重力条件下采样的设备 。 ”杨宇光说 ， 而行星的巨大引力会导致探测器环绕、降落的速度非常快 ， 这给工程带来了很大难度 。
尽管如此 ， 小行星采样也有许多技术挑战 。 郑永春介绍 ， 小行星在行星学中被称作“非合作天体” ， 由于其几乎没有引力 ， 跟探测器之间没有相互作用 ， 因此要实现对小行星的伴飞、环绕以及着陆 ， 完全要依靠探测器自身的动力 ， 这对探测器的姿态调整及控制精度提出了很高要求 。
此外 ， 小行星距离地球较远 ， 近地点往往也要数百万公里 ， 远大于月球与地球之间的距离 ， 加上其目标小、速度快 ， 这都给探测任务的轨道设计增加了难度 。
据媒体报道 ， 我国也在开展小行星探测关键技术攻关 。 根据目前的计划 ， 我国将发射一个探测器 ， 先环绕近地小行星2016HO3飞行 ， 再择机登陆采样 ， 将样品返回舱送到地球附近释放 。 随后探测器继续飞行 ， 借助地球和火星引力到达小行星带 ， 对名为133P的主带彗星进行探测 。
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