以过去见未来,小行星在未来不仅具备研究价值,还具备经济效益

如题所述

第1个回答  2022-07-16
小行星是宇宙中最神秘,最有价值的宝藏之一,相比于遥不可及的,神秘莫测的暗物质与暗能量,小行星这一类型特殊天体可以被用来研究,还可以拿来采矿,获取资源。假设未来我们的技术最后先进,就会诞生一些小行星天体源材料的太空建筑。就地采矿,就地建造……这才可以帮助人类跳出地球,成为真正的太空物种。

现在,我们回到现实,相比于暗物质和暗能量,相比于冥王星和柯伊伯带天体,小行星更容易探测,也更值得探测……行星学家发现,地球生命起源可能来源于一个超古代湖泊,而不是古代海洋,那么古代地球的水是哪里来的呢?其实无论是水,还是原始生命,都很可能与小行星有关。原始生命离不开小行星的帮助,小行星上有很多水资源,尤其是彗星……这些小天体对于塑造地球生命起了一定作用。

换句话说,小行星就好像是播撒生命的机器。其实除了研究地球生命起源,小行星还可以研究太阳系早期状况,研究太阳的起源。正是通过小行星,天文学家明白了,太阳诞生于尘埃盘,未来也会成为白矮星在尘埃盘中一直损耗下去。

无论是经济价值,研究价值,小行星的魅力丝毫不弱于火星和月球,这就是我们的小行星。接下来,让我们来看看小行星探测器技术,这是当今较难实现的太空 探索 领域,为什么呢?我们可以来看看三个不同阶段的小行星探测器,一起欣赏现阶段人类最先进的小行星探测技术。

首先我们来看看罗塞塔号小行星探测器,罗塞塔号小行星探测器是欧洲宇航局2000年地平线计划的第3个任务,旨在与67 P格拉西门科彗星会合。欧洲宇航局从任务之初就计划在地面上放置一个探测器,从轨道上研究彗星,并在飞行途中至少飞越一颗小行星。罗塞塔号小行星探测器主要目的是研究彗星的起源、彗星与星际物质之间的关系及其对太阳系起源的影响。

研究小行星其实还有很多,比如小行星核的整体特征,大家觉得只有星球有核心吗?其实一些小行星也是有的。另外还有小行星动力学性质、表面形态和组成测定,这对研究太阳起源至关重要,可以说这些小行星是一个一个的碎片,收集成功,就可以破解太阳系和太阳起源的奥秘。

罗塞塔号小行星探测器还将研究彗星核中挥发物和耐火材料的化学、矿物学和同位素组成测定。探测器还将研究小行星表面层和内尘埃与气体相互作用,这是为了研究小行星本身,以确定未来如何更有效捕获,为人类所用,人类的一句话:知己知彼,百战百胜,用在天体上也是可以的。

罗塞塔号小行星探测器的设计是基于一个盒子形的中央框架,2.8米x 2.1米x 2.0米与铝蜂窝主平台。总重量为3000公斤,包括100公斤着陆器和165公斤科学仪器。两个太阳能电池板,每块32平方米。航天器由两个主要模块组成,一个是承载科学仪器的有效载荷支持模块PSM,另一个是在框架顶部安装的两个有效载荷臂部署机构的有效载荷支持模块PSM,还有一个是总线支持模块BSM,还有一些其他的载荷等等。

我们可以来看看罗塞塔号小行星探测器大致的结构,首先是一个可操纵的2.2米直径的高增益抛物线天线,着陆器安装在天线对面,科学仪表板安装在顶部,设计成在轨道上连续面对彗星,而天线和太阳能电池板则面向地球和太阳。散热器和百叶窗安装在背板和侧板上,它们面朝太阳和彗星。在航天器的中心突出,从底部是一个垂直推力管,有波纹铝与加强环固定。

罗塞塔号小行星探测器驱动器提供了机动推进功能,包含两个1106升的推进剂罐,含有推进剂和氧化剂。总共需要660公斤推进剂(推进剂为双推进剂单甲基肼)和1060公斤氧化剂(氧化剂为四氧化氮)。这样可以帮助罗塞塔号小行星探测器在彗星67p轨道灵活制动,方便任务进行,这其实也是小行星探测器的标配之一。

接下来我们看看其他载荷,包括燃料在内的飞船发射质量为2900公斤。还有四个35升的加压罐。该航天器稳定系统类型是三轴稳定,方向由24个10N推进器控制,姿态使用了两个跟踪器,一个太阳传感器,导航相机,和三个激光观测模块。太阳能电池由低强度、低温Si或GaAs太阳电池构成。

罗塞塔号小行星探测器探测的数据,观测的图像等等都需要传送回地球,所以探测器的回传天线很重要。天线电力存储在四个10阿赫尔的镍镉电池中,这将提供28V总线电源。通信通过高增益天线、固定0.8米中增益天线和两个全向低增益天线实现,传输速率处于上等水平。罗塞塔号小行星探测器将使用S波段遥控上行链路和S和X波段遥测的科学数据下行链路。罗塞塔着陆器名字叫菲莱,将连接到罗塞塔宇宙飞船的一侧,并在罗塞塔到达彗星轨道后一段时间释放。

罗塞塔于2004年3月2日于UTC时间07时17分在法属圭亚那库鲁太空中心发射。该航天器随后进入日心轨道,并于2005年3月4日进行了地球飞行和重力辅助。2007年2月25日,飞越火星和重力助推一气呵成,2007年11月13日和2009年11月13日,完成两次火星引力助力。

2008年9月5日世界协调时18时58分,罗塞塔以8.6公里/秒的相对速度在距小行星800公里的范围内飞行。该航天器于2011年6月进入冬眠阶段。2014年1月20日,罗塞塔从冬眠中出来,于2014年8月6日与彗星会合。

交互机动系统使航天器相对于彗星的速度降至约25m/s,进入了近彗星漂移阶段。在这之后的一段时间内,对彗星和远距离轨道的观测已经开始。这个阶段大约有90天。阶段结束时,罗塞塔小行星探测器位于小行星相对点上。

罗塞塔由欧洲航天局资助。在推迟发射之前,包括发射和运作在内的这次任务的总费用约为9亿美元。任务最初是与46 P/Wirtanen彗星会合。由于阿丽亚娜助推器出了问题,任务推迟了。

毫无疑问,欧洲宇航局的罗塞塔号小行星探测器是人类小行星探测中的先锋之一,它的数据第一次将人类的目光带向了小行星,原来,小而精这个词语就是对探测器最好的形容……接下来,我们来看一看美国宇航局OSIRIS-Rex小行星探测器任务,这也是一次很出色的小行星探测任务。

起初,没有人支持小行星探测器任务,美国宇航局便在公开会议上解释了如何使用一种名为OSIRIS-Rex激光高度计OLA的工具扫描本努小行星的表面。该仪器绘制了激光发射出的坚硬表面的3D图像,让美国宇航局的研究人员能够详细地看到小行星的岩石表面。

接下来,美国宇航局说明了探测器着陆的地点中最危险的操作,还有接下来短暂的着陆和样本收集。在碎石过多的地区着陆对探测器来说可能是灾难性的,导致航天器本身受到损害,并有可能损害其主要目标之一。

探测之路不同,时隔多年,OSIRIS-Rex小行星探测器的探测手段也越来越先进了,OSIRIS-Rex三维激光模型为NASA团队提供了特殊的3D模型。避免一些巨大的巨石是关键,但由于小行星本努表面简直不忍直视,碎片巨石太多,决定在哪里收集样本是一个挑战……后来,美国宇航局还全面解析了小行星在未来的作用,还有一些经济意义,最后成立了专项预算支持Osiris-Rex小行星探测器。

Osiris-Rex小行星探测器于去年12月31日下午2点43分,围绕着500米的小行星本努Bennu实现了绕行轨道,发动机燃烧了8秒。耗资8亿美元的OSIRIS-Rex任务,其名称代表“起源、光谱解释、资源识别、安全”,它的主要目标是帮助研究人员更好地理解太阳系早期的情况,并揭示像本努这样的C型碳小行星在地球生命起源方面所起的作用。

现在,科学家的大部分信息来自于对OSIRIS-Rex小行星探测器原始数据的分析。未来OSIRIS-Rex小行星探测器将在2020年中期俯冲下来抓取大量的小行星泥土和砾石样本,样本将于2023年9月在犹他州沙漠中降落。

OSIRIS-Rex小行星探测器也将在其他方面作出突出的贡献,比如,这项任务将提高科学家对本努类小行星(500米级别)威胁等级的理解,并帮助研究人员微调潜在危险太空岩石的规则,还可以绘制小行星本努的轨迹。OSIRIS-Rex小行星探测器任务还在进行中,未来将携带样本回到地球,就让我们一起期待吧,下一步OSIRIS-Rex需要做的是着陆取得样本。

说起小行星探测,不得不说的就是日本的Hayabusa 2隼鸟号任务,隼鸟二号对于日本小行星探测任务来说,是一项雄心勃勃的计划,其基本目标是:需要飞到附近的小行星龙宫,也叫作Ryugu,之后地面取样,然后用太空枪把一个金属发射出去撞击表面,陨石坑深层取样,最后把样本送回地球。

今年早些时候,这艘宇宙飞船刚刚完成了第四步,它在进行科学研究的同时,降落并拍摄了一些令人惊叹的照片。这次隼鸟二号采取样本的情况和之前我们说到的奥西里斯雷克斯和罗塞塔都不同,之前的样本都是从小行星表面采集的,多年来的情况大致相同。但隼鸟二号有一个太空发射系统,里面还有数颗铜子弹,由一个推进器发射,速度可达到每秒2000米。它形成了一个弹坑,这样可以采取小行星的内部样本。所以可以这样说,隼鸟二号是第一个对小行星内部进行取样的航天器。

在今年在7月11日,宇宙飞船第二次降落在小行星Ryugu上。这一次,探测器用撞击器撞击Ryugu的表面,从弹坑中找到了一些样本。

地下采样作业是一项复杂的任务。隼鸟二号首先要为取样点找到一个好的地点。一旦它选择了取样的位置,它就会启动了它的小型携带冲击器SCI。

当隼鸟二号发射铜弹之前,还需要在撞击点前留下一个摄像头,这台相机被称为DCAM 3,它的任务是观察和绘制撞击地点。然后,隼鸟二号在距离Ryugu 100公里的地方进行了一次为期两周的旅程,以保护自己不受撞击物的影响。

隼鸟二号的科学阶段将于2019年12月结束。在那个时候,样品被装在保护罐里,太空船将点燃它的离子引擎,返回地球。当它接近地球时,它将向地球发射样品返回罐SRC,降落伞将减缓它下降到地面的速度。在那里,它就会被收集起来。

日本宇宙航空研究开发机构表示,这些样品将于2020年12月运抵地球。这些样品将送到日本宇宙航空研究开发机构的地面外样品采集中心,科学家可以要求部分样本进行研究。

大家看到这里就知道,我们探测小行星的技术正在由较简单,逐渐深入,未来探测小行星的方法也会更加多种多样。而在未来,面对小行星的有类机构,一类是科学机构,科学家们负责研究, 探索 小行星的深层价值。还有一类机构是商业机构,一些看好小行星前景的人们会发展自己的太空采矿机器等等,获取利益。

不过无论是那一类,他们对于人类都是好消息,未来太空会越来越热闹,象征着人类科学技术的长足进步。
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