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未来五年,深空探测瞄上太空“流浪者”

将对与地球有相撞可能性的小行星,进行近距离探测

发布时间:2017-02-21 08:22:52  来源:新华日报

中国计划2020年发射火星探测器,同时将目光投向游荡在太空里的“流浪者”。科学家近日透露,中国正筹划在火星探测计划后,去探测小行星。

中国国务院新闻办公室最近发布《2016中国的航天》白皮书,在介绍未来5年深空探测的主要任务时也提及小行星探测。中国深空探测科学目标论证专家委员会成员、中国科学院紫金山天文台研究员季江徽说,专家组论证了中国未来20年深空探测的主要科学目标,目前基本确定紧随火星探测计划的是小行星探测,之后是木星及木卫系统。

选中三颗星任务持续6年

小行星一般是指围绕太阳运行的体积较小的岩石或金属天体。绝大多数小行星分布于火星和木星轨道之间的主带区域。由于质量较小,大多数小行星的形状很不规则。这些体积虽小又无大气的小行星上可能蕴含了地球生命和水体起源的重要线索,同时也蕴藏着太阳系形成初期的原始信息。对小行星的研究具有重要科学价值。一些小行星轨道与地球轨道接近或相交,存在与地球相撞的可能性,对地球与人类安全构成潜在危险。

“专家们的计划是发射一颗小行星空间探测器,对三颗近地小行星开展飞越、伴飞、伴飞附着探测。附着就是要落在小行星表面,进行原位采样分析。”季江徽说。

目前,世界上只有美国和日本的探测器在小行星上着陆过。日本的隼鸟一号探测器曾在丝川小行星上着陆并采样返回。

“2017年,中国将发射嫦娥五号探测器,如果嫦娥五号能够成功从月球采样返回,就说明中国具备从其他天体采样返回的能力。未来中国有可能像日本一样从小行星采样返回,在地面上的实验室里分析取回的样品。”季江徽说。

季江徽说,探测的首选目标是对地球构成威胁的近地小行星,评估它们撞击地球的概率;其次是研究小行星的形成和演化,从而研究太阳系的起源、演化;再次是探索地球生命和水的起源。

他介绍,中国科学家拟选择三颗很特别的近地小行星作为探测目标,目前设想对阿波菲斯小行星进行伴飞探测,对1996 FG3小行星进行伴飞并附着探测,另外根据探测器的发射窗口选择一颗近地小行星开展飞越探测。整个探测任务约持续6年。

深入研究应对来自太空潜在威胁

阿波菲斯小行星于2004年被发现,其最大直径约394米,宽度超过两个足球场。专家测算,阿波菲斯将于2029年4月13日和地球“擦肩而过”,距离地球表面3万多千米,比月球距地球近得多,届时将裸眼可见。由于它的运行轨道被地球引力改变,它将于2036年再临地球。

“阿波菲斯”是埃及神话中的毁灭之神,以此命名是因为科学家曾认为这颗小行星对地球威胁很大,全球有100多个科研小组在对它研究。不过,目前科学家测算它撞击地球的概率微乎其微。

科学家估计在地球附近存在着30万颗直径在40米以上的近地天体,目前只发现了约3%。这使得国际社会愈发重视近地小行星对地球和人类生存的威胁。2013年12月,联合国大会批准成立国际小行星预警网。2017年1月下旬,作为该预警网的成员,紫金山天文台近地天体望远镜发现了三颗近地小行星,其中一颗对地球有潜在威胁。

季江徽说,面对近地天体的碰撞威胁,不仅需要在地面建设专门的望远镜组成监测预警网络,还需开展空基近地小行星全面普查,更需要发射小行星探测器近距离详细勘查,了解其物理特性、内部结构与成分等。中国开展小行星深空探测将有助于更好地了解近地天体的基本特性,便于将来采取有效的应对措施来防御、减缓或消除碰撞威胁。

目标小行星上或藏生命起源奥秘

科学家认为,1996 FG3小行星上或许能发现地球生命起源的秘密。

季江徽说,关于地球生命起源目前有两种理论,一种是生命孕育于地球自身,另一种是来自外太空。科学家找到的许多陨石上含有有机物,被认为与生命起源有关。另外在很多小行星上还发现了水,有科学家认为,地球上的水可能来自小行星或彗星。

“为什么1996 FG3小行星被认为与生命有关呢?因为科学家已经在地面上对它做了大量的天文观测,通过光谱分析发现它是一颗碳质小行星,很可能含有生命起源所需的有机组分。”季江徽说。

他说,碳质小行星在火星与木星轨道间的主带非常多,但是在近地小行星中不多见。这些小行星可能受到大行星的引力扰动离开了主带,以及由于各方向受到不均匀的热辐射而获得动能从而拉近它们与地球的距离。

季江徽介绍,紫金山天文台与国内有关单位已合作完成了小行星采样一体化装置原理样机的研制,这为中国未来小行星原位采样提供了有力保障。

嫦娥二号曾飞越探测过“战神”

其实,中国早已飞越探测过一颗小行星,一颗以西方神话中战神“图塔蒂斯”命名的小行星。图塔蒂斯是一颗对地球构成潜在威胁的近地小行星,在2012年之前每4年接近一次地球。

2012年12月13日,中国第二颗月球探测器嫦娥二号圆满完成探月既定任务和日-地L2点试验任务之后,在距地球约700万千米远的深空,以每秒10千米的相对速度,从图塔蒂斯小行星身边飞奔而过,距“战神”最近的距离约为770米。

这是中国首次实现对小行星的飞越探测,也是国际上首次实现对“战神”的近距离探测。这次探测拍下了这颗小行星的光学图像,第一次将其表面特征清晰地呈现在世人面前。

目前天文学家虽然观测了很多小行星,但是空间探测并拍摄到照片的并不多,只有十多颗。季江徽团队与合作者对图塔蒂斯开展了深入研究,一系列文章发表在《自然》出版集团旗下期刊《科学报告》及《英国皇家天文学会月刊》上。

科学家发现,图塔蒂斯由较小一端的“头部”与较大一端的“身体”组成。根据图像估算,它长约4750米,宽约1950米。科学家还研究了它为何能在太空中“翻跟头”;揭示了它表面的大部分碎石来源于早期图塔蒂斯小行星母体形成时的残留碎片,估测了其表面撞击坑的年龄约为16亿年。

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