美國國家航空航天局（NASA）近日宣布，旨在進行小行星採樣並返回的OSIRIS-REx探測器將於10月20日登陸小行星貝努（Bennu，即小行星101955）。屆時這台探測器將小心翼翼地進行長達4.5小時的降落，然後在幾秒鐘內接觸並離開這顆小行星。

經過4.5小時的緩慢降落，OSIRIS-REx探測器將在幾秒鐘內登陸小行星貝努並採樣（想像圖）

OSIRIS-REx探測器的全稱是“太陽繫起源、光譜解析、資源識別、安全保障、小行星風化層探索者”（Origins， Spectral Interpretation， Resource Identification， Security， Regolith Explorer）。NASA已經選定了它的著陸點，即“夜鶯”（Nightingale），位於貝努北半球一個直徑16米的岩石區域。這個候選地點被認為具有顆粒最細的土壤。

這台卡車大小的探測器裝有一個機械臂，用來收集小行星表面的樣品。科學家們希望這項任務能加深我們對行星形成及生命起源的了解，並更深入地探索可能影響地球的小行星。著陸地點之所以選中“夜鶯”，是因為這是貝努表面最清晰的區域之一，最容易接觸到細小顆粒物質。

然而，著陸點周圍有一些巨大的、如同建築物大小的石塊，只有一個大約幾個停車位大小的地方可供降落。另一方面，如果著陸稍有偏差，OSIRIS-REx探測器的處境也可能非常不妙。

NASA還透露了OSIRIS-REx探測器將如何在小行星表面著陸的一些細節。這場四個半小時的考驗將分為三個步驟。第一步是點燃OSIRIS-REx探測器上的推進器，使其脫離距離表面約770米的軌道。

貝努位於地球和火星之間，距離地球約3.34億公里。在如此遠的距離上，從OSIRIS-REx探測器到NASA總部之間的信號傳遞大約需要18.5分鐘。這意味著人工著陸是不可能的，所有成功著陸的希望都寄託在機載自主系統上。

按照計劃，OSIRIS-REx探測器應該收集至少57克的小行星岩石材料帶回地球。這將是自阿波羅任務以來最大的樣品採集任務，而阿波羅任務獲得了更多的資金，在採集樣品時也得到了地面上更多的幫助。如果貝努表面的物質採集成功，OSIRIS-REx探測器將於2023年9月24日返回地球。

NASA還透露了OSIRIS-REx探測器將如何在小行星表面著陸的一些細節。這場四個半小時的考驗將分為三個步驟。第一步是點燃OSIRIS-REx探測器上的推進器，使其脫離距離表面約770米的軌道。

軌道高度之所以這麼低，是因為貝努的平均半徑只有246米，整體的引力很小。此時，探測器的採樣臂，稱為“接觸即走樣品採集機制”（Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism，簡稱TAGSAM），將展開並向下指向貝努。脆弱的太陽能電池板將在探測器上方以Y字形翼狀展開，以安全避開任何危險。

TAGSAM的採樣頭將是探測器唯一會接觸到貝努表面的部分。OSIRIS-REx項目副主管麥克•莫羅表示，這項任務經過了多年的計劃和艱苦工作，而在屆時的登陸過程中，TAGSAM基本上只與小行星表面接觸5到10秒鐘。

NASA的工作人員將授權OSIRIS-REx探測器自主降落，它將利用一個名為“自然特徵跟踪”（Natural Feature Tracking，簡稱NFT）的導航系統控制自己的著陸。該系統使用了OSIRIS-REx任務所拍攝的小行星表面的全部詳細圖像，並將其轉化為一張地圖，指出了所有潛在的危險。如果著陸偏離了各種預先定義的限制，可能使探測器處於危險中，該系統就會執行預先編程的中止任務。

如果發生這種情況，NASA將重新組織任務團隊並在稍後的日期再次嘗試。探測器緩慢穩定的下降過程大約需要4個小時，然後在大約125米的高度進行所謂的“檢查點”（Checkpoint）機動。

OSIRIS-REx探測器是美國第一個旨在將小行星碎片帶回地球的任務。

隨著推進器的再一次點火，緩慢的下降將變得更陡、更快，探測器也越來越接近小行星表面。大約11分鐘後，將進行第三次也是最後一次機動，即“賽末點”（Matchpoint）。此時，計算機系統將使用推進器，將探測器穩定在距離著陸點54米的高度。OSIRIS-REx探測器將再次放慢速度，並試圖在接近小行星之前與其旋轉相匹配。

NASA預測，OSIRIS-REx探測器在小行星表面著陸的時間不會超過16秒。之後，探測器的氮氣瓶將噴出氣體，從貝努的表面吹起碎屑。探測器將在再次點火前嘗試採集一些碎屑，然後撤到安全的軌道上。在這次具有里程碑意義的著陸後一周，NASA才能知道是否能成功獲得約60克的小行星物質。

10月22日，一架機載照相機將對可伸縮採樣臂進行拍攝，以查看是否採集了任何物質。10月24日，OSIRIS-REx探測器將嘗試確定這些物質的質量。如果採樣量足夠，這些物質將被安全地包裝起來，放在“樣品返回艙”（Sample Return Capsule，簡稱SRC）中，開始返回地球的旅程。

如果採樣量不能令NASA滿意，OSIRIS-REx探測器將返回小行星上方並再次嘗試，因為探測器攜帶了足夠的氮氣，可以進行三次嘗試。如果真的發生這種情況，NASA將放棄“夜鶯”，將降落點改為備用的“魚鷹”（Osprey），並且最早也要到2021年1月才會再次著陸。

貝努表面的灶神星碎片

NASA拍攝的小行星“貝努”的圖像顯示，它的表面還有另一顆小行星的碎片，而且“極其明亮”。這些碎片來自灶神星（Vesta），大小從1.5米到4.3米不等，散佈在貝努的南半球及其中心附近。

NASA拍攝的小行星“貝努”的圖像顯示，它的表面還有另一顆小行星的碎片，而且“極其明亮”。這些碎片來自灶神星（Vesta），大小從1.5米到4.3米不等，散佈在貝努的南半球及其中心附近。

研究人員從OSIRIS-REx探測器的圖像中檢測到了這些巨石，它們看起來比周圍的深色富碳區域要明亮得多。探測器使用機載光譜儀分析了這些碎片，發現了輝石礦物的跡象——這是灶神星上的一種已知化合物。

NASA研究人員認為，這些物質來自貝努的母小行星，後者受到了灶神星碎片的撞擊。NASA戈達德太空飛行中心的漢娜·卡普蘭說：“我們的主要假設是，一塊灶神星的碎片撞擊了貝努的母小行星，之後貝努就從母小行星那裡’繼承’了這些物質。後來，當這顆母小行星發生災難性的斷裂時，它的一部分碎片在自身重力作用下聚集形成了貝努，包括一些來自灶神星的輝石。”

小行星“貝努”，由OSIRIS-REx探測器拍攝於2018年12月2日。

OSIRIS-REx探測器任務將如何從小行星上獲取樣品？

科學家表示，這顆古老的小行星可能含有生命起源的線索。據信，它形成於45億年前，攜帶著太陽系誕生時的殘餘物質。

OSIRIS-REx探測器於美國東部時間2016年9月8日19時05分搭載阿特拉斯5號火箭發射升空。在仔細調查了貝努小行星的特徵並確定最合適的取樣地點後，OSIRIS-REx探測器將使用機械臂收集約60至2000克的小行星表面物質，並在2023年通過一個可拆卸的太空艙將樣品送回地球。

為了在小行星表面採集樣本，OSIRIS-REx探測器將在一個特定區域上空盤旋，然後以每秒10厘米的速度緩慢而輕柔地降落。探測器還攜帶著激光高度計和亞利桑那大學提供的一套攝像機，以及光譜儀和激光雷達。