NASA的機器人航天器OSIRIS-REx實現(xiàn)了對小行星貝努的歷史性著陸

據(jù)麥姆斯咨詢報道，10月20日是行星科學(xué)研究進程中令人興奮的一天，因為美國國家航空航天局（NASA）的機器人航天器OSIRIS-REx實現(xiàn)了對小行星貝努（Bennu）的歷史性著陸，以距地球2億英里（3.34億公里）的精確操作來收集巖石和塵土樣本——這是NASA首次執(zhí)行小行星表面取樣任務(wù)。更重要的是，這些富含碳的樣本預(yù)計將在2023年9月返回地球，相當(dāng)于給人類帶來“一張?zhí)栂档膵雰赫掌薄＿@顆小行星被視為潛在威脅天體，是有可能會撞擊地球的小天體之一。

小行星貝努（Bennu）

OSIRIS-REx航天器接近行動從慢慢靠近到最后離開，全程持續(xù)了4個多小時，OSIRIS-REx航天器在美國東部時間20日下午6時11分確認與小行星貝努（Bennu）表面成功接觸。在接觸期間，航天器的特殊設(shè)備從小行星表面收集了所需巖石。這是3.3米機械臂末端的一個圓柱形裝置，其“輕拍”南丁格爾隕石坑上的一個小點，持續(xù)幾秒鐘，釋放出氮氣，吹起一堆小行星碎片中的小顆粒，取樣再收回到OSIRIS-REx內(nèi)部。實際上，這真正的接觸只有幾秒鐘，因此仍是在6時11分，航天器離開了小行星的表面。它將乖乖地退到安全距離，留待科學(xué)家評估它收集了多少物質(zhì)。美國國家航空航天局團隊成員在轉(zhuǎn)播中稱：“這是歷史性的事件。”美國國家航空航天局確信航天器完成了這項任務(wù)且表現(xiàn)出色，稍后地面將收到所獲取樣本的確切重量以及接近小行星時的圖像。美國國家航空航天局希望能拿到60克的樣本，但他們表示，就算少個一兩克，也不至于就不讓航天器“回家”。

藝術(shù)家描繪的OSIRIS-REx航天器

回顧歷史：經(jīng)過十年的準備，2016年9月8日耗資8億美元的OSIRIS-Rex成功發(fā)射，并于2018年12月到達近地小行星貝努（Bennu）附近。在過去的20個月中，OSIRIS-REx對該小行星進行了研究，以確定在哪里取樣以及如何安全地進行取樣。Teledyne Technologies公司提供了對任務(wù)至關(guān)重要的數(shù)字“眼睛”。該公司的成像技術(shù)及設(shè)備在整個任務(wù)過程中運行良好，利用CCD相機拍攝可見光圖像，通過激光雷達（LiDAR）測量表面拓撲結(jié)構(gòu)，并使用“可見光-紅外”光譜法評估表面材料成分。

OSIRIS-REx是“Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer”的縮寫詞，含義是“太陽系起源、光譜解析、資源識別、安全保障、小行星風(fēng)化層探索者”。這是一項由美國國家航空航天局進行中的小行星研究和采樣返回任務(wù)。該任務(wù)有望使科學(xué)家進一步了解太陽系的形成與演化，包含行星形成初期階段和導(dǎo)致地球上生命形成有機化合物的來源。OSIRIS-REx是美國國家航空航天局的新疆界計劃中第三個行星科學(xué)任務(wù)，列在朱諾號和新視野號之后。由美國亞利桑那大學(xué)的天文化學(xué)家但丁·勞雷塔（Dante Lauretta）擔(dān)任計劃主持人（PI）。

小行星貝努（Bennu）的可見光圖像采用Teledyne CCD圖像傳感器拍攝，如下圖所示。

照片中顯示了采用Teledyne CCD圖像傳感器拍攝的小行星貝努（Bennu）

照片中標有名為“Nightingale（夜鶯）”的取樣點。該取樣點的圖像上覆蓋著OSIRIS-REx航天器的圖形，表明目標著陸地點被危險的障礙物包圍。該照片采用Teledyne CCD圖像傳感器拍攝。

小行星貝努（Bennu）比任何人想象的都要危險。這顆500米寬的小行星（比紐約市433米高的帝國大廈稍大一點）表面上有很大的巨石，其中最大的一顆是58米寬、22米高！當(dāng)航天器著陸小行星表面時，任何較大的巨石都可能損壞航天器。OSIRIS-REx航天器上的一個至關(guān)重要的儀器是激光雷達系統(tǒng)，它在三個維度（3D）上測量小行星貝努（Bennu）表面拓撲結(jié)構(gòu)，精度為10厘米，而著陸點和采樣點的測量精度達到1厘米。Teledyne為OSIRIS-REx航天器提供兩個激光雷達。

通過激光雷達系統(tǒng)的2000萬次測量生成的結(jié)果：小行星貝努（Bennu）三維視圖。激光雷達系統(tǒng)通過向小行星發(fā)射激光脈沖并測量激光從小行星表面反彈并返回到儀器所需的時間來獲得距離測量值。

從小行星貝努（Bennu）取樣的OSIRIS-REx航天器的藝術(shù)家概念圖。Teledyne激光雷達繪制了小行星的巖石地圖，使得航天器能夠避開危險。

但是在哪里采樣呢？位置選擇取決于小行星表面材料的成分?；瘜W(xué)成分由光譜儀測定，OSIRIS-REx航天器搭載的光譜儀將可見光和紅外光散布成數(shù)百種“顏色”。由于每種元素、分子和礦物都有獨特的光譜“指紋”，因此分光光度計會評估表面成分，以便對最具有科學(xué)價值的部位進行采樣。該光譜儀中的Teledyne可見光-紅外探測器用于分析小行星表面光譜信息。

Teledyne執(zhí)行主席Robert Mehrabian表示：“Teledyne很榮幸能成為OSIRIS-REx任務(wù)的合作伙伴，我們的數(shù)字成像部門提供了幾種成像和光譜技術(shù)。“我們對這一任務(wù)的貢獻體現(xiàn)了Teledyne對從海底到深空的探索和發(fā)現(xiàn)的承諾?！?br />
以下內(nèi)容提供了有關(guān)儀器和Teledyne圖像傳感器技術(shù)的更多信息：

（1）OSIRIS-REx航天器的相機套件（OCAMS）由三個相機組成，它們在可見光下對小行星貝努（Bennu）拍照，繪制整個小行星的地圖，以幫助確定取樣地點。這些相機記錄充滿危險的關(guān)鍵采樣事件。OCAMS使用了Teledyne DALSA CCD圖像傳感器，該傳感器對低光照敏感，并且不受太空輻射的影響。OCAMS為其他儀器以及表面特征提供了背景信息。

（2）OSIRIS-REx航天器利用激光測高儀（OLA）對整個小行星進行三維（3D）測繪。OLA這是一種基于掃描式激光雷達（LiDAR）的儀器，可用于在采樣點測量小行星地形，最高精度可達1厘米，這對于在充滿危險的環(huán)境中成功完成采樣操作顯得至關(guān)重要。OLA中的兩個激光雷達傳感器由Teledyne Optech研發(fā)，已針對OSIRIS-REx任務(wù)的不同需要進行了優(yōu)化：一個高功率激光雷達可在0.6至4.7英里的距離內(nèi)進行測繪，而一個低功率激光雷達可在小于0.6英里的距離內(nèi)進行測繪。此外，激光雷達還用于支持導(dǎo)航和重力分析。

（3）OSIRIS-Rex航天器的“可見光-紅外”光譜儀（OVIRS）可測量來自小行星貝努（Bennu）的可見光和紅外光，并且對從藍色（0.4微米波長）到中紅外（4.3微米波長）的波長非常敏感。OVIRS通過將光分成其組成波長來測量小行星表面的光譜。小行星貝努（Bennu）的光譜圖使科學(xué)家能夠確定表面的礦物和有機物質(zhì)含量，這些數(shù)據(jù)對于確定從何處收集帶回地球的樣本是至關(guān)重要的。OVIRS中的可見光-紅外探測器由Teledyne Imaging Sensors提供，類似于美國國家航空航天局的軌道碳觀測衛(wèi)星中使用的探測器——它可以精確地監(jiān)測地球大氣中的二氧化碳。

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