美国宇航局的 OSIRIS 任务将小行星样本送回地球

9 月 24 日上午，一个载有近地小行星贝努原始样本的太空舱进入了被火焰包围的地球大气层。在 10 分钟的下降过程中，飞船利用隔热罩通过摩擦来降低速度。它安全降落在犹他州的一个军事靶场上，标志着 NASA 为期七年的起源、光谱解释、资源识别、安全-风化层探测器——OSIRIS-REx 任务的结束。大约 9 盎司的小行星碎片被浸泡在氮气中以防止任何污染物，现在被放在一个干净的房间里。

五年多来，这项任务的成员面临着多重技术挑战：2016年建造、测试和发射OSIRIS-REx航天器；2018年与距地球约2.07亿英里的小行星贝努会合；2020年使用机械臂抓取半杯贝努；2021年设定返回地球的航线。

OSIRIS-ReX 任务的范围从遥远的过去延伸到相对较近的未来。近二十年前，天文学家们不仅要近距离观察一颗古老的小行星，还要带回一些样本。它的科学观测深入到数十亿年前。这颗超过 45 亿年前的小行星的样本很可能为生命起源提供线索。它还将帮助我们为几个世纪后贝努可能撞击地球的时刻做好准备。

原始小行星的威力

OSIRIS-REx 样本为彻底研究早期太阳系中可能存在的化合物提供了机会。通过将太空岩石碎片带回地球，研究人员可以使用最强大的实验室技术，而不仅仅是航天器上能装下的工具。

“能够在实验室里得到一些东西，这真是太了不起了，”美国宇航局戈达德太空飞行中心的生物化学家和天体生物学家杰森·德沃金说。自 2011 年美国宇航局接受 OSIRIS-REx 任务提案以来，他一直担任该项目的科学家，并自 2004 年任务构思以来一直参与其规划。“你可以改变你对寻找的东西的想法。随着新发现的出现，你可以调整你的仪器。你可以拥有不仅太大而无法装上航天器，而且对我们来说甚至比发射台还大的设备。”

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德沃金长期以来一直对星际化学感兴趣，希望了解早期地球的有机化合物如何结合形成我们所知的生命。小行星的物质可能与贝努类似，它们撞击地球时为我们提供了一些必要的成分。

德沃金表示，我们知道发生了撞击，但我们不知道来自像贝努这样的物体的“小行星输入”有多大相关性。

快速回收样品

在像德沃金这样的科学家能够探测岩石碎片以获取数据之前，他们必须将样本安全地送入实验室。样本收集团队由美国宇航局专家和学术任务科学家、美国军方代表以及建造 OSIRIS-REx 航天器的洛克希德马丁公司的科学家和工程师组成，他们整个夏天都在练习尽快回收贝努样本。

当太空舱接近地球大气层时，回收小组登上直升机，使用红外成像跟踪太空舱的下降过程。他们迅速抵达太空舱的着陆点，该点位于美国国防部犹他州盐湖城附近试验和训练场 36 英里乘 8.5 英里的区域内。如此匆忙的原因是尽量减少地球上任何物质污染 8.8 盎司原始贝努物质的可能性。

为了进一步防范这种情况，回收太空舱的团队还从着陆点周围采集了土壤和物质样本。这样一来，如果科学家检测到“异常”现象，德沃金说，“我们就可以确保它不能用污染或其他环境因素来解释。”

该太空舱进入地球大气层时的速度从每小时 27,650 英里减慢到着陆时每小时 11 英里，随后被送往军事靶场的临时洁净室。在那里，它将被拆解，并于周一包装好，然后飞往位于休斯顿的 NASA 约翰逊航天中心，该航天局在那里建造了一个专门的洁净室环境。这里将成为贝努在地球上的家。

“样本返回后，科学团队将对其进行为期两年的研究，”德沃金说。“在六个月内，我们将根据如何描述样本而不损坏样本，使用非侵入性技术制作出我们观察到的样本目录。”

地球上的一颗小行星能告诉我们什么

德沃金表示，科学团队需要检验 12 个主要假设和 54 个子假设，这些假设可分为四大类。

第一类是测试 OSIRIS-REx 在太空中对 Bennu 的观测结果。NASA 想知道：远程仪器测量结果（比如小行星的矿物学）在地面测试时是否成立？如果成立，这将成为 NASA 不会派航天器去采样的其他小行星的额外远程研究的基准。

第二类是德沃金最喜欢的，研究样本中可能存在哪些有机化合物。它可能含有氨基酸、糖和醛。这些成分可能与生命开始时地球上存在的成分相同。研究它们在贝努上如何存在可以揭示它们在太空中经历的化学变化。

太阳系的历史属于第三类。样本讲述了我们太阳系周边地区的故事：从“原太阳星云到我们采集样本的陨石坑的形成”，德沃金说道。从这个角度来看，当贝努在寒冷的太空中穿行时，太阳系早期的物质就像被冷藏起来一样。

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第四类研究将分析将贝努鸟碎片带回地球是否会改变样本，以及如何改变样本。“我们在存放它之前看到了它的图像；它是相同的吗，还是在重返地球大气层时发生了变化？”德沃金说。“我们是否有证据表明航天器、样本处理和处理过程中存在污染？

所有四个类别问题的部分答案可能会在几个月到几年内揭晓。但 NASA 正在为长期做准备。今天的科学家只能立即获得大约四分之一的样本。其余的样本将被冷藏数十年，前提是后代将拥有更好的工具和更多的知识。

美国宇航局希望避免重复该机构在阿波罗时代对月球样本所犯的错误，当时对月球物质的测试并不那么保守。“这是在武装未来，并确保子孙后代感谢我们而不是诅咒我们，”德沃金说。

OSIRIS-REx 任务还有最后一个前瞻性方面。在 22 世纪末，也就是 2170 年至 2200 年之间，贝努撞击地球的可能性很小。德沃金指出，这个概率“很小，但并非没有”。OSIRIS-REx 收集的信息和随后的样本研究可以帮助科学家和政治领导人在经过数十年的准备后，决定是否需要采取行动转移贝努，以防止灾难性的撞击。

“能够长期从事一项任务，并在未来取得科学成果，甚至可能在行星防御方面取得成果，这种感觉真是太棒了，”德沃金说。“当你开始思考 45 亿年前发生的事情时，就会有这种感觉。你也会开始思考未来。”

回到太空，此次任务结束 20 分钟后，航天器的新任务开始了：OSIRIS 现在正朝着直径 1,000 英尺的小行星阿波菲斯前进。

这篇文章是在太空舱成功着陆后更新的。