從(cong) 遙遠的小行星上采集樣本是極其艱難的航天工程,目前沒有幾個(ge) 國家能做到。要實現小行星采樣歸來,除了需製造出能夠穿越遙遠深空的高可靠性高適應性的無人探測器,還要具備精準的導航能力、高分辨的成像能力、高智能自控鑽探采集技術,穿越數十億(yi) 公裏茫茫深空,曆經九死一生,才能將一點點樣本帶回地球。
目前,在深空帶回小行星樣本的隻有日本隼鳥號和隼鳥二號,以及美國NASA的奧西裏斯-REx。

隼鳥號2003年發射,2010年從(cong) 小行星係川采樣返回,曆時七年行程約60億(yi) 公裏,隻取回了小於(yu) 10微米的顆粒1500粒,質量隻能以毫克計;隼鳥二號2014年發射,從(cong) 小行星龍宮上采樣於(yu) 2020年返回地球,隻采集回來5.4克砂礫樣本。
就是這麽(me) 一點點小行星樣本,科學家們(men) 通過分析,填補了許多人類對太陽係的認知,其中最重要的發現是,樣本中至少含有兩(liang) 萬(wan) 種化學成分,其中有20種氨基酸,還發現了液態水,這是人類首次在地球以外發現的生命之源。
由此,許多科學家確信,地球生命極有可能是天外來客,生命的種子是通過隕石帶到地球,再孕育進化出來的。研究依然在繼續,隨著發現的不斷深入,將對太陽係的形成和生命誕生的奧秘會(hui) 有越來越多的發現。
因此,探索小行星是世界航空航天的重要活動,近年來越來越成為(wei) 航天大國熱門競爭(zheng) 的課題。美國2016年發射的奧西裏斯-REx探測器,同樣曆時7年行程64億(yi) 公裏,從(cong) 小行星貝努采集了樣本,於(yu) 2023年9月24日回到地球,釋放的樣本艙在猶他州成功著陸。

這是NASA發射的第一艘小行星采樣探測器,而且采回的樣本量比較大,由此科學界對這次樣本期望很大。可是,經曆了千難萬(wan) 險采集回來的樣本由於(yu) 密封罐被卡住了,打不開蓋子,於(yu) 是樣品在裏麵呆著,科學家們(men) 一時束手無策,隻能幹瞪眼。
可能有朋友會(hui) 說,樣品都回到地球了,而且是人類製造的容器,怎麽(me) 可能打不開,用鐵棍撬也能撬開,那些影視中的驚天大盜,進入最緊密堅硬的金庫或基地都如入無人之境,難道這些科學家連盜賊也不如?
其實,這種想法是把從(cong) 外星采集回來的樣品看得太簡單了,這些樣品遠比地球上任何寶貝都貴重多了。就是從(cong) 月球采集回來的樣品,一克也至少價(jia) 值百萬(wan) 元,如嫦娥五號製造發射花費30億(yi) 元人民幣,取得月樣1731克回地球,如果僅(jin) 算這些月樣的取回價(jia) 值,每克就達到170多萬(wan) 元,這還不包括許多科學家研究的費用。
而小行星取樣,距離和難度都比月球取樣大多了,如日本隼鳥二號投資約1.5億(yi) 美元,從(cong) 小行星龍宮帶回5.4克樣本,每克耗資競達近2800萬(wan) 美元;而NASA的奧西裏斯-REx探測器總投資達10億(yi) 美元,從(cong) 小行星貝努上取回樣本121.6克克,每克耗資也達822萬(wan) 美元。

因此小行星取回的樣本是地球上最珍貴的寶貝,這些寶貝來到地球後為(wei) 了保證其純潔性,就必須采取最嚴(yan) 密的密封措施,不能接觸半點塵埃,也不能讓地球環境的一絲(si) 氣體(ti) 接觸到這些來自天外的寶貝,這就要求探測器在遙遠太空取樣後執行一係列複雜的封封措施,回到地球後也需要特殊的封閉設施中才能打開。
這些複雜操作包括:探測器如何采樣如何密閉運輸和開啟樣本艙、如何取出樣本密封裝置、如何開啟密封的樣本罐、如何取出樣本,每一步都要十分精準,才能保證樣本的原始狀態。這些在探測器設計時就有詳盡考量,整個(ge) 步驟方法在探測器歸來前數月就實戰演練了一番。
奧斯裏斯-REx探測器的采樣回收過程大致為(wei) :
奧西裏斯-REx探測器於(yu) 2016年9月發射,2018年抵達貝努後,圍繞著這顆小行星觀測了兩(liang) 年,2020年才快速接近貝努表麵,采樣方式是在靠近貝努表麵的瞬間,探測器噴出氮氣攪動貝努地表的岩石和塵埃,將這些飛起的樣本掃入收集器裏。

事實上,直徑約490米的貝努小行星並不是一整塊星際岩石,而是由一團鬆散的石子吸附在一起的,這種組成讓探測器能夠吹起較多的岩石塵埃,收集到了大量的樣本,以至於(yu) 多出的樣本卡在了采集器的外側(ce) 。
完成采樣後,奧西裏斯-REx探測器將頭部的采集器收進探測器底部的樣本艙,通過搖動確認樣本艙已經密封並被安全鎖定後,於(yu) 2021年7月開始返航,並於(yu) 2023年9月回到地球,在美國猶他州釋放了返回艙,並實現了軟著陸,然後,這艘已經完成使命的探測器飛掠地球,進入一個(ge) 環太陽軌道過起了退休生活。
NASA的工作人員收到返回艙後,小心翼翼的將其送到附近的便攜式潔淨室,拆除樣本艙的隔熱罩和外殼,取出其中的采集器,在24小時內(nei) 送到休斯敦約翰遜空間中心的專(zhuan) 門潔淨室,將采集器轉移到手套箱中。

意外偏偏在這個(ge) 時候發生了,研究團隊發現密封罐口被卡住了,無法打開被封存的大量樣本。雖然看起來這種卡住隻要適當工具就能打開,但在異常潔淨的手套箱中,放入任何工具都有可能破壞樣本的純潔度,因此科學家們(men) 隻能幹瞪眼,迄今還沒找到方法!
也就是說,並非沒有辦法打開被卡住的樣本采集器,而是由於(yu) 極端潔淨的手套箱中無法送入任何拆解工具,才讓科學家們(men) 束手無策。如果隻是平常罐體(ti) ,任何一個(ge) 正常人采用常規工具就能打開,但這是每克成本達到426萬(wan) 美元的貝努小行星樣本,不允許摻入一個(ge) 地球物質分子。
那麽(me) ,從(cong) 幾十億(yi) 公裏采集回來的樣本難道就廢了?其實也沒有那麽(me) 嚴(yan) 重,相反還得到了更多驚喜:科學家們(men) 已經從(cong) 樣本密封罐的外部就已經取得了70.5克樣本,而本次任務原本計劃一共帶回樣本質量為(wei) 60克,現在還沒打開密封的采集器罐體(ti) ,就已經超額17.5%完成任務了。
貝努小行星樣本約30%將分發到全球有關(guan) 的實驗室,供200位科學家研究,其中有4%交給了加拿大,0.5%交給了日本。NASA在約翰遜空間中心至少會(hui) 保存70%的樣本,暫時封存起來,供更多的科學家們(men) 在若幹年後進一步研究。而被卡封在樣本罐中的剩餘(yu) 樣本,相信科學家們(men) 不久就會(hui) 找到打開的“扳手”而解封。

科學家們(men) 不惜花費巨資,從(cong) 遙遠小行星取回這點塵土,有許多人不理解,認為(wei) 花這麽(me) 多錢和高科技,多研究研究地球,多救濟一些還處於(yu) 貧困的窮人多好。當然,這種工作也有許多科學家在做,但科學家們(men) 與(yu) 普通民眾(zhong) 不同的是更高瞻遠矚,更想弄清宇宙的真相。
探索小行星研究小行星就是想弄清太陽係的真相,弄清地球是如何形成的,生命與(yu) 人類的過去、現在和未來。弄清這些,將給人類未來的延續和發展,規避宇宙災難起到關(guan) 鍵性作用,讓人類繁衍之路能夠走得更遠。
因此,對小行星的遠征探索將繼續下去,中國的小行星探索計劃也已經啟動,有望在2024年發射首顆小行星探測器,一次探測兩(liang) 顆天體(ti) ,即一顆小行星和一顆彗星。未來有關(guan) 小行星探測會(hui) 將會(hui) 發生更多精彩故事,我們(men) 拭目以待。
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參考資料鏈接:https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.iflscience.com/nasa-brings-back-actual-sample-of-asteroid-but-cant-open-the-lid-71285
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