美國宇航局探測器將訪問阿波菲斯,這顆曾經是對地球最具威脅的小行星

在2023年將地外樣本送回地球后,OSIRIS-REx 將開始一項擴充套件任務,前往一顆可能威脅地球行星的太空岩石

Artist concept of spacecraft

OSIRIS-REx 在小行星貝努上的藝術家概念圖,貝努是太陽系黎明時期的遺蹟,可能蘊藏著生命起源的線索。

一切都始於 2004 年 6 月的一個深夜,一個小白點遊進了亞利桑那州山區的基特峰國家天文臺的光學視野中。天文學家法布里齊奧·伯納迪和他的兩位同事將這個點標記為一顆可能新發現的小行星,並很快確認了它的太空岩石身份。這顆小行星最初被命名為 2004 MN4,它很有趣但並不引人注目——一個寬度為幾百米(現在估計為 340 米)的物體,距離地球約 1.7 億公里。“在當時,它並沒有特別有趣,”現在就職於義大利太空軟體公司 SpaceDyS 的伯納迪說。

然而,六個月後,對該物體軌道的初步評估震驚了世界。美國宇航局加利福尼亞州噴氣推進實驗室 (JPL) 的分析表明,這顆小行星有 37 分之一,即 2.7% 的機率在 2029 年撞擊地球。這是有記錄以來發現的體型相當大的小行星撞擊地球的最高機率,而且這個物體足夠大,其撞擊可能會摧毀整個區域。“這是迄今為止發現的最危險的小行星,”伯納迪回憶說。“人們都很害怕。”這顆小行星後來被命名為阿波菲斯,以埃及的毀滅之神命名。

令世界欣慰的是,對阿波菲斯軌道的進一步改進排除了它在未來 一個世紀內撞擊地球的可能性。然而,這顆小行星仍然會在 2029 年非常接近我們,屆時它將從距離地球僅 32,000 公里的地方掠過,低於地球靜止衛星的軌道。“這是一次非同尋常的相遇,”JPL 近地天體研究中心的達維德·法諾基亞說。這種大小的物體只有“每幾千年”才會如此接近地球一次。阿波菲斯將在 2029 年 4 月 13 日穿過我們的天空時像一顆衛星一樣明亮,歐洲、非洲、澳大利亞和南美洲部分地區的數十億肉眼觀測者都可以看到它——世界各地的天文學家將在其相遇前後密切關注它。當被問及有多少觀星者會關注這次非凡的相遇時,JPL 的瑪麗娜·布羅佐維奇的回答很簡單:“所有人。”


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阿波菲斯的近距離接近可能會提供比天體奇觀更多的東西。科學家們熱切地提出了可能的任務,以便在 2029 年前後與其會合。現在至少有一位來自我們星球的訪客已被確認:美國宇航局的 OSIRIS-REx 探測器,最初於 2016 年發射,執行一項 從另一顆小行星貝努採集樣本並將其帶回地球的任務。OSIRIS-REx 目前正從其與貝努的成功相遇中返回地球,並計劃在 2023 年 9 月投放其寶貴的樣本。然而,該探測器將繼續在太空中飛行,這促使美國宇航局 批准了一項 2 億美元的延期任務。OSIRIS-REx 現在將與阿波菲斯會合,在此過程中成為 OSIRIS-APEX(OSIRIS-阿波菲斯探測器)。“這真的很令人興奮,”亞利桑那大學的丹妮拉·德拉吉斯蒂娜說,她將領導 OSIRIS-APEX 的調查。“這將是我們對阿波菲斯的理解向前邁出的重要一步。”

OSIRIS-APEX 將在小行星與地球近距離相遇幾個月後靠近阿波菲斯,在 2029 年 8 月進入繞該天體軌道之前進行初步偵察。任務科學家將繪製表面地圖,尋找阿波菲斯短暫地穿過我們星球引力束縛而引起的任何有趣的變化。“潮汐力可能會引起小規模滑坡,並暴露出一些新鮮物質,”亞利桑那大學的邁克·諾蘭說,他是 OSIRIS-REx 科學團隊的負責人。“它可能會被重塑。”

表面測繪只是該探測器在小行星附近 1.5 年逗留期間的任務之一;將該物體的軌道運動精確到米級精度是另一個重要目標。這將使研究人員能夠計算出阿波菲斯未來軌跡的非常精確的值——從而計算出它未來對地球的威脅。“目前我們可以預測到 2116 年,”法諾基亞說。OSIRIS-APEX 的測量將大大擴充套件此類預測,但究竟能預測到多遠的未來尚不清楚。部分不確定性是由於“雅科夫斯基效應”,即陽光不均勻加熱的現象會改變小行星在太空中的軌跡。該探測器將測量阿波菲斯上的這種效應,以及小行星 2029 年與地球相遇引起的軌道速度和自轉的任何變化。諾蘭說,在每種情況下,探測器的測量都將使科學家“瞭解我們關於小行星如何對外力做出反應的想法是否正確”——這對於規劃針對阿波菲斯和其他潛在威脅太空岩石的可能干預措施至關重要。

OSIRIS-APEX 可能不是唯一訪問阿波菲斯的探測器,也不是唯一以行星防禦為目的的任務。一個韓國團隊也 提出了前往該小行星的計劃,探測器將於 2027 年發射,並在 2029 年 1 月(在阿波菲斯飛掠地球之前)抵達,以便更好地觀察結構變化。一些規模較小的探測器任務,例如 阿波菲斯探路者,也已被提出。布羅佐維奇說,也許甚至一些私人宇航員,乘坐 SpaceX 飛行器或其他飛行器,也可能會考慮飛往這顆小行星,用人眼觀察它。“如果有一組宇航員進行飛掠,我不會感到驚訝,”她說。“你可能會有人去太空探險。”與此同時,美國宇航局正在研究如何透過其即將到來的 DART(雙小行星重定向測試)任務在今年晚些時候偏轉小行星,而中國希望在 2025 年左右透過一項 最近宣佈的小行星偏轉任務完成類似的壯舉。“中國正在尋求發展其在該領域的能力,”密切關注中國太空計劃的太空記者安德魯·瓊斯說。

在 OSIRIS-APEX 主要擴充套件任務結束時(目前定於 2030 年 10 月),探測器將接近阿波菲斯,並從幾米外向表面發射推進器。其想法是掀起物質並觀察地下,從而揭示更多關於小行星成分和結構的資訊。該探測器還配備了一個可伸展的機械臂,用於從貝努採集樣本,但任務規劃人員表示,他們目前沒有計劃在阿波菲斯上操作該機械臂。德拉吉斯蒂娜說,如果美國宇航局歡迎在阿波菲斯進行最初 18 個月以上的進一步擴充套件任務,那麼使用機械臂甚至讓 OSIRIS-APEX 探測器降落在表面上充當跟蹤信標可能會成為一個可行的“最終目標”。她補充說,可以想象,如果探測器保持健康,它甚至可以轉移到另一顆小行星。

目前,阿波菲斯對地球沒有直接威脅。但在 2029 年,它將在掠過我們的天空時短暫地發出警告——至少有一位好奇的觀察者緊隨其後。現在而不是以後(當情況可能更加緊急時)儘可能多地瞭解這個物體,可能是避免未來災難的最佳希望。“阿波菲斯是我們擔心的那種小行星的典型代表,”諾蘭說。藉助 OSIRIS-APEX 的幫助,我們可能已經為下一個做好準備。

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