OSIRIS-REx探测器的采样头像是一台反向真空吸尘器，能完美地从小行星贝努的表面采集材料。美国宇航局正在等待确认采样情况。

　　图源：NASA/GODDARD SPACE FLIGHT CENTER

　　撰文：MICHAEL GRESHKO

　　编者按：10月23日，美国宇航局OSIRIS-REx任务团队已确认探测器在10月20日的接触中采集到了相当分量的小行星贝努表面样品。事实上，探测器采集的样品过多，导致采样装置卡住关不严，部分样品又漏了出去。OSIRIS-REx任务的首席研究员Dante Lauretta称：“我很担心漏出去的样品，因此，我一直在积极鼓励团队尽快把珍贵的样品装载起来。”

　　作为人类历史上最雄心勃勃的“捕捉游戏”之一，美国宇航局的OSIRIS-REx探测器成功触摸到了小行星贝努（Bennu）。这颗圆锥形的小行星已经在太阳系内旋转了十亿年。如果一切都照计划进行，该探测器会在短暂的接触期间铲取些许物质，然后在几秒钟之后离开，带走珍贵的样品：可以追溯到太阳系诞生时期的岩石和尘土。

　　项目团队知道该探测器在距离目标约6.3厘米的地方着陆在了贝努小行星上，并且已确认采样成功。

　　OSIRIS-REx探测器在小行星贝努表面取样时，成功穿越了一个只有几个停车位大小、宽度不到8米的狭小区域。

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　　在团队确认探测器OSIRIS-REx的采样机制激活之后，OSIRIS-REx项目首席研究员、亚利桑那大学行星科学家Dante Lauretta说：“我们将安全地从小行星表面离开。我们做到了，我们触摸到了小行星表面。”

　　OSIRIS-REx从另一个星球带回的物质比其他任何机器人任务都多，仅次于阿波罗号任务，后者收集了更多的外星岩石和尘埃。如果OSIRIS-REx成功采集到足够的样品，它将在2021年3月离开贝努小行星，两年半后返回地球并投射出装满样品的容器，而该容器将会在降落伞的帮助下降落在犹他州的荒漠。研究人员将取回样品进行研究。

　　OSIRIS-Rex可以让科学家了解小行星贝努的历史，或许还有助于他们深入理解地球上水与生命的来源。

　　在一张数字地图的指引下，OSIRIS-REx在环绕着陆区的巨石之间飞行，完成了一次危险的触碰。蓝色圆圈标注的目标着陆区直径约7.9米。

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　　美国宇航局行星科学部部长Lori Glaze在10月19日的媒体简报会上说：“小行星就像是飘浮在太空的时间胶囊，能为我们提供太阳系诞生的化石记录。它们可以提供关于行星，包括我们自己的行星形成过程的有价值的信息。”

　　一些太空岩石还威胁着地球生命的未来，这其中就包括小行星贝努。美国宇航局估计，22世纪第一个十年末期，贝努撞上地球的概率为1/2700。如果未来的测量数据确认这一碰撞趋势，从今往后几十年里，OSIRIS-REx获取的数据将帮助科学家们监测这颗小行星，并改变其轨道以避免其可能造成的灾难性后果。

　　飞向一个古老的星球

　　飞向贝努，对于任务团队而言，是一个长达16年的艰难旅程。

　　为了安全抵达小行星贝努上的“夜莺（Nightingale）”采样地，OSIRIS-REx团队需要测绘出该区域表面的障碍物。绿色区域表明无危险。如果探测器预测它将接触到警戒区（黄色）或危险区（红色），它就会中止下降，择日再降落。图源：NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA

　　由于OSIRIS-REx无法采集直径大于2厘米的样品微粒，任务团队还测绘出在“夜莺”采样地点内部的最佳采样区。蓝色区域似乎有许多细粒的物质，而红色区域似乎不那么理想。

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　　尽管这项探索任务早在2004年便被构想出来，但美国宇航局直到2011年5月才正式执行。仅仅几个月后，OSIRIS-REx项目最初的负责人、亚利桑那大学行星科学家Mike Drake却死于肝脏衰竭后的长期疾病。Mike Drake的副手、亚利桑那大学行星科学家Dante Lauretta接过其导师的衣钵，这项任务才开始为了纪念Drake而实施。

　　美国宇航局副局长Thomas Zurbuchen是Drake的故交，他说：“它真正实现了Drake宏伟的梦想。如果他还在，我敢肯定他会有强烈的成就感，团队也会充满自豪。”

　　2016年9月8日，OSIRIS-REx在发射之后飞行了几十亿千米，于2018年12月抵达小行星贝努。贝努是迄今为止探测器绕行的最小天体，其平均直径仅有518米，是靠着自身微弱引力勉强拼凑在一起的碎石堆。在这种情况下，即便极微弱的力也会使OSIRIS-REx出现紊乱，比如太阳光对探测器的压力。

　　因此，OSIRIS-REx团队不得不模拟探测器的行为，并以前所未有的精确程度来检查其运行轨道。如果不定期校正，OSIRIS-REx轨迹的误差会快速累加，最终会使研究人员无法在任何特定时间准确获知探测器的位置。

　　“我们创造了探测器最小公转轨道、绕行最小天体的双记录，而人们此前从未做到的原因在于这太难了。”OSIRIS-REx的系统工程师、洛克希德马丁公司的Olivia Billet说，“这是一种全新的操作方式。”

　　贝努的地貌也给美国宇航局带来了不少令人不快的意外。在OSIRIS-REx发射之前，研究人员预计这个小行星地表是平坦的，有像“沙滩”一样的微粒。但当探测器抵达时，美国宇航局才发现小行星贝努其实布满了块状的岩石。

　　地貌比OSIRIS-REx所设计的承载能力复杂得多，所以，工程团队不得不在任务进行到一半时升级探测器的导航软件。为了赋予新软件尽可能多的信息，任务团队以约5厘米的精度测绘了小行星贝努的整个表面，这是探测器迄今为止对另一个天体做出的最详尽的全球测绘。OSIRIS-REx任务的首席工程师、洛克希德马丁的Mark Fisher说：“我们真的是不得不削尖铅笔。”

　　全都带回家

　　洛克希德马丁公司的工程师在测试OSIRIS-REx探测器的触摸和去采集样品机制（TAGSAM）时，使用了一个氦气球来模拟机械臂在太空中的微重力环境。

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　　TAGSAM类似于老式轿车的空气滤清器，能吸纳重达2千克的物质。

　　图源：LOCKHEED MARTIN

　　TAGSAM像是一个反向真空吸尘器，吹出压缩氮气，搅起贝努表面的物质，然后再将其捕获。

　　图源：NASA/GODDARD SPACE FLIGHT CENTER

　　当地球上的任务团队确认已获取样品后，TAGSAM的机械臂就会随铰链收回，该装置的头部会伸进一个样品返回容器。OSIRIS-REx将在2023年将该样品容器送回地球。

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　　尽管任务团队还需要确认样品收集情况，不过，探测器已经搜集的信息表明，贝努的地表，包括夜莺采样地到处都有生命必需的含碳的分子。研究人员已经在提前安排世界各地的实验室来研究这些物质，寻找太阳系生命起源的线索。

　　Lauretta说：“贝努最终成了我希望它成为的一切。从科学上讲，它真的是一个大宝库。”

　　此前日本的隼鸟号和隼鸟2号进行的小行星采样任务，为OSIRIS-REx铺平了道路。隼鸟号在2010年带回了世界首份小行星样品，隼鸟2号则将在今年12月6日从太空向澳大利亚内陆丢下从小行星龙宫上取到的几克样品。

　　但是，日本的这两次任务仅仅采到了少量的细粒物质。与之相反，OSIRIS-Rex的设计让它能够采集多达2千克的物质，而且物质的大小可以从细小的颗粒到直径2厘米的砾石。

　　2016年2月11日，OSIRIS-REx在洛克希德马丁公司的热真空室中进行环境测试。约七个月后的9月8日，该探测器发射升空，如今距离地球约3.2亿千米。它成功在另一个星球表面取样后将返回地球。

　　图源：LOCKHEED MARTIN

　　美国宇航局戈达德太空飞行中心的科学家Jamie Elsila对贝努的尘土中通过非生命化学过程形成的氨基酸很感兴趣。地球上的生命使用了20种氨基酸，但是科学家在落地的陨石中找到了更多种氨基酸。小行星贝努上的原始样品或许能阐明太阳系早期存在哪些氨基酸，以及它们的成分如何影响地球上的生命起源。

　　刚刚开始

　　这次成功的“捕捉游戏”让人能够松一口气，但是，任务团队还没准备好开香槟庆祝。接下来的十来天是确认OSIRIS-REx是否真正采集到样品的关键期。

　　未来几天，研究人员会向探测器发送指令，让它带着延长的机械臂“单脚旋转”。机械臂收集到的碎屑越多，OSIRIS-REx受到的力就越多，其自转速度就会越快，让研究人员能把采集到的样品质量估测到几克的精度。10月30日，Zurbuchen将会决定OSIRIS-REx是要把样品打包带回地球还是返回贝努进行第二次采样。

　　与此同时，未来准备飞往其他小型原始星球的任务已经在进行中，比如飞往含金属的小行星普赛克（Psyche）的任务已经提上日程。负责此次OSIRIS-REx任务控制的洛克希德马丁公司还在为美国宇航局建造“露西号（Lucy）”探测器，并计划在2021年底发射，飞往位于木星附近轨道的特洛伊小行星群。

　　这些小星球有助于解开最大的宇宙谜团，而Lauretta像是一位没耐心的侦探，期盼着能看到贝努的线索。他说：“我迫不及待想拿到这些样品。我们将会乐趣满满。”

　　（译者：Mike-gao）