天外揭密》上小行星採樣本,7年後回地球 美國「歐西里斯─REx」探測器升空

2016-09-09 16:35

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參與「歐西里斯─REx」任務的英國科學家法蘭奇(Ian Franchi)相信,採樣任務是太空探索的未來。法蘭奇表示,實驗室裡的研究設備很多都比房車還要大,因此,在地球上可對樣本進行多樣的研究,而出任務時,太空人囿於設備,能做的研究有其限制。比如精確的溫度控制、繁瑣的準備步驟,以及對樣品物質的定年研究,都無法透過遠端操作達成,而必須在地球的實驗室裡進行。

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小行星何其多 為什麼選貝努?

已知的小行星有逾50萬顆,為什麼科學家就瞄準貝努呢?

首先,貝努軌道接近地球,屬於近地天體(NEO),同時其軌道和地球相似,離心率(eccentricity)和傾角(inclination)都不大,採樣探測器較容易抵達。2008年科學家選擇目標小行星時,在超過7000顆近地天體中,只有192顆小行星的軌道符合要求。

其次,科學家考慮的是小行星的直徑。直徑小於200公尺的小行星旋轉非常快速,極可能留不住表土的物質。因此,理想的目標小行星直徑應大於200公尺,如此一來,探測器可以安全地接觸表面採得樣本。

軌道條件與體積大小都符合要求的小行星,約只有26顆,其中僅有5顆富含碳且存在已久。這表示它們在近40億年前生成以來,化學成分沒有多大改變,而且包含有機分子、易揮發物質(volatiles)和胺基酸(amino acid)。

經過層層篩選,科學家選中貝努作為「歐西里斯─REx」計畫的採樣目標。貝努是一顆「B型」(B-type)小行星,通體黝黑,直徑約500公尺,繞太陽公轉一周需436.604天。貝努每6年會以30萬公里近距離掠過地球一次,科學家預測它在22世紀(西元2111年至2200年)有可能撞擊地球。

陽光、推力、軌道 研究「亞爾科夫斯基效應」

「歐西里斯─REx」肩負的另一項任務,是研究亞爾科夫斯基效應(Yarkovsky effect)。小行星吸收陽光和釋放熱量時,會產生的微小的推動力,改變運行軌道。準確來說,這個推動力,來自於一個旋轉物體在太空中吸收的的帶有動量(momentum)的熱量光子(thermanl photon)。亞爾科夫斯基效應在直徑10公分至10公里的小型天體上較為明顯。

「歐西里斯─REx」任務的主任研究員羅瑞塔(Dante Lauretta)表示,小行星必須將吸收的能量輻射出來,這些能量就像推進器一樣,改變小行星的軌道。若想預測貝努這類的天體的運行,就必須充分了解亞爾科夫斯基教應。

亞爾科夫斯基對小行星軌道改變的幅度非常微小,但這些偏移累積數世紀後,可能升高小行星撞擊地球的危險。

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