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計劃探測火星后 中國又瞄上太空“流浪者”

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中國計劃2020年發射火星探測器,同時將目光投向游蕩在太空里的“流浪者”。科學家近日透露,中國正籌劃在火星探測計劃后,去探測小行星。

中國國務院新聞辦公室最近發布《2016中國的航天》白皮書,在介紹未來5年深空探測的主要任務時也提及小行星探測。

中國深空探測科學目標論證專家委員會成員、中國科學院紫金山天文臺研究員季江徽說,專家組論證了中國未來20年深空探測的主要科學目標,目前基本確定緊隨火星探測計劃的是小行星探測,之后是木星及木衛系統。

目標:選三顆特別的小行星

小行星一般是指圍繞太陽運行的體積較小的巖石或金屬天體。絕大多數小行星分布于火星和木星軌道之間的主帶區域。由于質量較小,大多數小行星的形狀很不規則。這些體積雖小又無大氣的小行星上可能蘊含了地球生命和水體起源的重要線索,同時也蘊藏著太陽系形成初期的原始信息。對小行星的研究具有重要科學價值。一些小行星軌道與地球軌道接近或相交,存在與地球相撞的可能性,對地球與人類安全構成潛在危險。

“專家們的計劃是發射一顆小行星空間探測器,對三顆近地小行星開展飛越、伴飛、伴飛附著探測。附著就是要落在小行星表面,進行原位采樣分析。”季江徽說。

目前,世界上只有美國和日本的探測器在小行星上著陸過。日本的隼鳥一號探測器曾在絲川小行星上著陸并采樣返回。

“2017年,中國將發射嫦娥五號探測器,如果嫦娥五號能夠成功從月球采樣返回,就說明中國具備從其他天體采樣返回的能力。未來中國有可能像日本一樣從小行星采樣返回,在地面上的實驗室里分析取回的樣品。”季江徽說。

季江徽說,探測的首選目標是對地球構成威脅的近地小行星,評估它們撞擊地球的概率;其次是研究小行星的形成和演化,從而研究太陽系的起源、演化;再次是探索地球生命和水的起源。

他介紹,中國科學家擬選擇三顆很特別的近地小行星作為探測目標,目前設想對阿波菲斯小行星進行伴飛探測,對1996FG3小行星進行伴飛并附著探測,另外根據探測器的發射窗口選擇一顆近地小行星開展飛越探測。整個探測任務約持續6年。

預警:應對來自太空的潛在威脅

阿波菲斯小行星于2004年被發現,其最大直徑約394米,寬度超過兩個足球場。專家測算,阿波菲斯將于2029年4月13日和地球“擦肩而過”,距離地球表面3萬多千米,比月球距地球近得多,屆時將裸眼可見。由于它的運行軌道被地球引力改變,它將于2036年再臨地球。

“阿波菲斯”是埃及神話中的毀滅之神,以此命名是因為科學家曾認為這顆小行星對地球威脅很大,全球有100多個科研小組在對它研究。不過,目前科學家測算它撞擊地球的概率微乎其微。

盡管暫時不必為阿波菲斯擔憂,但科學家估計在地球附近存在著30萬顆直徑在40米以上的近地天體,目前只發現了約3%。這使得國際社會愈發重視近地小行星對地球和人類生存的威脅。2013年12月,聯合國大會批準成立國際小行星預警網。

2017年1月下旬,作為該預警網的成員,紫金山天文臺近地天體望遠鏡發現了三顆近地小行星:2017 BK3、2017 BM3、2017 BL3,2017 BL3是一個有潛在威脅的近地小行星。

美國白宮科技政策辦公室最近發布《國家近地天體防備戰略》指出,近地天體作為一個潛在威脅,可能對全球環境、經濟、地緣政治造成嚴重災難。2013年2月15日,俄羅斯車里雅賓斯克隕石事件,致使1200人受傷,近3000座建筑受損。

季江徽說,面對近地天體的碰撞威脅,不僅需要在地面建設專門的望遠鏡組成監測預警網絡,還需開展空基近地小行星全面普查,更需要發射小行星探測器近距離詳細勘查,了解其物理特性、內部結構與成分等。

他說,中國開展小行星深空探測將有助于更好的了解近地天體的基本特性,便于將來采取有效的應對措施來防御、減緩或消除碰撞威脅。

探秘:或將發現生命起源的奧秘

科學家認為,1996 FG3小行星上或許能發現地球生命起源的秘密。

季江徽說,關于地球生命起源目前有兩種理論,一種是生命孕育于地球自身,另一種是來自外太空。科學家找到的許多隕石上含有有機物,被認為與生命起源有關。另外在很多小行星上還發現了水,有科學家認為,地球上的水可能來自小行星或彗星。

“為什么1996FG3小行星被認為與生命有關呢?因為科學家已經在地面上對它做了大量的天文觀測,通過光譜分析發現它是一顆碳質小行星,很可能含有生命起源所需的有機組分。”季江徽說。

他說,碳質小行星在火星與木星軌道間的主帶非常多,但是在近地小行星中不多見。這些小行星可能受到大行星的引力擾動離開了主帶,以及由于各方向受到不均勻的熱輻射而獲得動能從而拉近它們與地球的距離。

季江徽介紹,紫金山天文臺與國內有關單位已合作完成了小行星采樣一體化裝置原理樣機的研制,這為中國未來小行星原位采樣提供了有力保障。

旅程:飛越“戰神”

其實,中國早已飛越探測過一顆小行星。

它好似一塊生姜,也像一顆奇形怪狀的花生,是一顆以西方神話中戰神“圖塔蒂斯”命名的小行星。圖塔蒂斯是一顆對地球構成潛在威脅的近地小行星,在2012年之前每4年接近一次地球。

2012年12月13日,中國第二顆月球探測器嫦娥二號圓滿完成探月既定任務和日-地L2點試驗任務之后,在距地球約700萬千米遠的深空,以每秒10千米的相對速度,從圖塔蒂斯小行星身邊飛奔而過,距“戰神”最近的距離約為770米。

這是中國首次實現對小行星的飛越探測,也是國際上首次實現對“戰神”的近距離探測。這次探測拍下了這顆小行星的光學圖像,第一次將其表面特征清晰地呈現在世人面前。

目前天文學家雖然觀測了很多小行星,但是空間探測并拍攝到照片的并不多,只有十多顆。季江徽團隊與合作者對圖塔蒂斯開展了深入研究,一系列文章發表在《自然》出版集團旗下期刊《科學報告》及《英國皇家天文學會月刊》上。

科學家發現,圖塔蒂斯由較小一端的“頭部”與較大一端的“身體”組成。根據圖像估算,它長約4750米,寬約1950米。科學家還研究了它為何能在太空中“翻跟頭”;揭示了它表面的大部分碎石來源于早期圖塔蒂斯小行星母體形成時的殘留碎片,估測了其表面撞擊坑的年齡約為16億年。

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責任編輯: 閆月

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