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十億英里之旅:OSIRIS-REx 帶著太空岩石寶藏隕落歸來

十億英里之旅:OSIRIS-REx 帶著太空岩石寶藏隕落歸來

2023-09-17 Comments 0 Comment

NASA 的OSIRIS-REx 將於今年9 月釋放小行星樣本艙,目標是在大鹽湖沙漠著陸,團隊已準備好應對其下降和回收過程中的挑戰。今年九月,在穿越太陽係數十億英里之後,美國宇航局的OSIRIS-REx 航天器將以非凡的方式飛越地球。當它經過時,它將釋放一個迷你冰箱大小的膠囊,其中包含從位於地球和火星軌道之間的小行星收集的原始太空岩石樣本。

OSIRIS-REx-Training-Capsule-Test-2048x1365.webpOSIRIS-REx 於2020 年10 月從小行星Bennu 表面收集了半磅重的樣本。該任務的樣本返回艙將於9 月24 日在降落傘的幫助下著陸,就像8 月30 日測試中所示的訓練模型一樣國防部猶他州試驗和訓練場位於鹽湖城外的沙漠中。圖片來源:NASA/Keegan Barber

OSIRIS-REx——起源、光譜解釋、資源識別和安全——風化層探索者——是美國第一個從小行星收集樣本的任務。科學家們希望,它在2020 年從小行星貝努(Bennu) 收集到的原始物質——來自小行星表面的約半磅碎石和塵埃——將為了解45 億年前太陽和行星形成時提供一個窗口。入門挑戰和準備在此之前,樣本的保護艙將承受兩倍於熔岩的溫度,以及進入地球大氣層的人造物體有史以來第二快的速度。在以大約36 倍音速進入地球大氣層後,太空艙在接近地表時最終可能會遇到風、雨和其他天氣條件。無論天氣如何,它都將降落在大鹽湖沙漠,這是一片乾旱的土地,以其夏季炎熱的氣溫和鹽灘而聞名,鹽灘是古老湖床的殘餘物,上面覆蓋著硬皮鹽沉積物。雖然大部分焦點將集中在航天器和著陸艙的技術方面,但科學家和氣象學家團隊也將密切監測天氣,這可能會嚴重影響著陸艙的回收。OSIRIS-REx 是NASA 的首次小行星樣本返回任務。它於2016 年9 月發射升空,踏上探索一顆名為貝努(Bennu) 的近地小行星的旅程。此次任務的激動人心的結局將於2023 年9 月24 日發生,屆時裝有貝努樣本的太空艙將在猶他州西部沙漠著陸。來源:美國宇航局美國宇航局蘭利研究中心進入、下降和著陸(EDL) 團隊的研究工程師埃里克·奎因(Eric Queen) 表示:“七年前,在我們發射之前,太空艙的設計必須考慮到我們認為猶他州9 月的所有天氣條件。” 這個研究機構位於弗吉尼亞州漢普頓。雖然這個堅固的太空艙是為了不受閃電和冰等物體的影響而建造的,但“每次你在降落傘下著陸時,風可能是我們最大的擔憂,”科羅拉多州利特爾頓洛克希德·馬丁公司EDL 分析負責人馬克·約翰遜(Mark Johnson) 說。這是因為風速和風向可能會影響太空艙在鹽湖城西南部國防部猶他州測試和訓練靶場內36 英里x 8.5 英里(58 公里x 14 公里)目標的降落位置。沙漠條件和恢復規劃OSIRIS-REx 飛行動力學負責人Kenneth Getzandanner 表示,著陸範圍被認為是“安全、受控區域”。“這裡也是星塵號任務的著陸點,所以有遺產。”OSIRIS-REx-Sample-Return-Field-Rehearsal-1536x1023.webp回收小組參加現場演練,為在國防部猶他州測試和訓練場取回NASA OSIRIS-REx 任務的樣本返回艙做準備。該樣本由NASA 的OSIRIS-REx 航天器於2020 年10 月從小行星Bennu 收集,將於9 月24 日返回地球,在猶他州測試和訓練場降落傘著陸。圖片來源:NASA/Keegan BarberOSIRIS-REx 團隊還對地面本身的條件進行了很多思考。夏末是沙漠的季風季節,因此大雨可能會浸透淤泥地面。如果需要越野車幫助直升機尋找和運輸太空艙,濕水泥狀的泥漿會使駕駛變得困難。支持該任務的美國陸軍氣象學家埃里克·尼爾森說:“到季風季節結束時,我們應該知道我們收到了多少降水以及鹽灘的狀況。” “邦納維爾速度週(Bonneville Speed Week)是一個很好的指標,這是一年一度的八月賽車活動。” 由於一切進展順利,“我們可能不會遇到問題。”為了支持OSIRIS-REx 任務,該團隊將在著陸前幾天部署氣象氣球。一次性氣球可升到60,000 英尺(18288 米)左右的高度,大約是商用噴氣式飛機飛行高度的兩倍。它們以每秒18 英尺(5.5 m)的速度上升,在衝入大氣層之前傳輸有關溫度、濕度、壓力和風的數據。該任務將利用這些觀測結果來估計該範圍內可能的著陸位置。OSIRIS-REx-Sample-Return-Training-1536x1024.webp2023 年8 月29 日星期二,在國防部猶他州測試和訓練場,在為從NASA 的OSIRIS-REx 任務中取回樣本返回艙做準備的現場排練中,可以看到樣本返回艙的訓練模型。圖片來源:NASA/Keegan Barber交付將如何進行?太空艙漫長旅程的最後一段將在它與奧西里斯-雷克斯航天器分離時開始,然後大約四小時後進入西海岸上空的地球大氣層。這個重約100 磅(45 公斤)的太空艙以高超音速飛行,將依賴於一個保護進入系統,其中包括一個由輕質燒蝕材料製成的隔熱罩,該材料由美國宇航局位於加利福尼亞州矽谷的艾姆斯研究中心發明,旨在承受極端溫度。雷達和紅外跟踪系統將在下降過程中跟踪太空艙。9 月24 日上午,當它向東飛行時,包括美國宇航局休斯敦約翰遜航天中心的一架高空WB-57 研究飛機在內的幾架飛機將利用視覺和熱成像系統跟踪其旅程。當太空艙在訓練範圍內展開錐套降落傘時,將以大約1150 英里/小時(1850 公里/小時)的速度行駛。圓形主降落傘將打開靠近地面以軟化著陸。與其他設計不同,圓形形狀不太可能被微風吹到,從而增加了膠囊下降時的阻力和穩定性。這減少了它被風吹離航線的可能性,這可能會使其更難在地面上被發現。一旦著陸並由專業團隊回收,樣本將被轉移到約翰遜的一個特殊實驗室,在那裡進行保存和研究。歷史性的著陸也將被研究,以便為未來的太空交付提供信息。尼爾森指出:“我們不會預測任何我們通常不會預測的事情,但今年秋天將會有很多目光關注我們沙漠的這個小角落。這比平時壓力更大一些。”

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