冥王號探測器發射，坐看NASA遠程吃土啦

人人都知道，每天燒錢的下場一定是吃土。現在，這一下場終於喜聞樂見地降臨在燒錢大戶NASA身上了。

（NASA：冤枉啊我們的錢明明都花得很有用的）

但這次NASA的土吃得是理直氣壯：這可不是一般的吃土，而是要遠赴幾十億千米之外，去吃太陽系剛剛形成的時候就留下來的太初之「土」；而且，吃完了土，人家還要回來呢。

北京時間9月9日早晨，NASA 將把一個SUV大小的衛星送出地球，前往探測一顆有可能撞擊地球的含碳小行星，並於整整七年後，將小行星表面土壤樣品帶回地球。這項任務名為OSIRIS-REx，翻譯過來就是冥王號——但這回不是冥王星那個普魯託了，奧西里斯是埃及的冥界之王。

冥王號任務示意圖。圖片來源：NASA

「奧西里斯」這個名字是強行縮寫得到的，天文學家起名字真的是……圖片來源：NASA

冥王號項目是繼新視野號（New Horizons）飛越冥王星、朱諾號（Juno）探測木星之後，第三個同一價位級別的太陽系探索項目，整個項目耗資約65億人民幣。而它的任務，當然就是去吃個土——但又遠遠不僅僅是吃土。

一顆45億年的時間膠囊（但萬一撞錯了地方）

宇宙中星球千萬億，憑什麼只有地球誕生了生命？這件事情我們到現在也還是不知道。照理說，這肯定和地球剛誕生時的成分脫不開關係——但是，誕生之初的那些石頭，在劇烈的早期地球活動之下，早就一點都不剩了。

謝天謝地，地球是太陽系原初塵埃凝聚碰撞合并的產物，而那些塵埃還剩下一點兒在太空中漂著呢。它們，就是太陽系的小行星。這些小行星實在太小，根本就存不下什麼熱量，地質活動自然也無從談起，正好保存了太陽系塵埃的初生面貌。

更重要的是，很多科學家都相信，正是這些小天體給地球帶來了水和有機物質。它們也許是生命誕生至關重要的一環。

冥王號任務選擇的小行星正式編號是101955，是一顆發現於1999年的近地小行星。大部分這樣的小行星沒有名字，但它因為被選中成了冥王號的目標，所以得名「貝努」（Bennu）——埃及神話中的不死鳥。有趣的是，和冥王星一樣，貝努也是一個9歲小學生起的名字，他覺得冥王號長得像一隻鳥。

為啥不按照貝努自己的形狀起名字？因為從地球上看，只能看到這種解析度的雷達圖呀……圖片來源：NASA/JPL-Caltech

貝努入選的第一個原因是因為它黑。黑說明碳成分高，甚至有可能包含有機物，也就更有可能獲得對探索生命起源有價值的數據。第二個原因是它自轉得慢——這樣不至於把表面的「土」都甩出去，還能留下點兒來給探測器吃的，吃起來也安全些。第三個原因，自然是因為它近了——準確地說是軌道近地點和地球很近。但這也帶來了一個問題：根據 JPL小天體資料庫的記錄，這顆小行星在22世紀後期有1/2700的可能性撞擊地球。

貝努的軌道，確實和地球貼的有點兒近……圖片來源：JPL Small-Body Database Browser

先別急著變賣家產，還是有好消息的。一是1/2700這個概率其實很低，要知道目前北京私家車搖號的單次中籤率是1/700，四倍於貝努給地球帶來災難的概率呢。二是貝努也沒大到那程度，它的直徑是492米，換言之它的體積只有恐龍滅絕那次的1/8000。

但492米也不是鬧著玩的，2013年落在俄羅斯的那個車裡雅賓斯克隕石，直徑還不到貝努的十分之一，也震碎了一大片玻璃，劃傷上千人呢。換做貝努這樣的個頭，戰鬥民族恐怕也會頂不住。

小行星這東西的問題是，因為它太小了，所以有些很細微的力量都能改變它的軌道。比如，太陽會把它曬熱，熱量會散出去，但它還在旋轉，這一邊旋轉一邊釋放熱量的過程就會改變它的軌道！這被稱為亞爾科夫斯基效應，雖然很早就有了理論計算，但畢竟還缺個實驗觀測。冥王號造訪貝努，就為測量像這樣的效應提供了絕佳的機會，也就能更準確地預測小行星軌道了。不管怎麼說，近地小行星千千萬，貝努不撞早晚也有後來人，要想不重到恐龍覆轍，還是得趁它們找上門來之前趕緊準確鎖定了先。

怎麼去，幹什麼，怎麼回？

冥王號飛船計劃從美國佛羅里達卡納維拉爾角空軍基地的41號發射塔架升空。（本來我不緊張的，但是由於9月1日剛剛在40號發射塔架發生了spaceX 的驚世一炸，忍不住擔憂起來。） 繞太陽飛行一年後，它將經過一次地球借力加速，奔向貝努。兩年後（2018年8月），冥王號開始接近貝努，抵達貝努附近後，飛船會利用隨身攜帶的儀器，給這顆小行星來個全面檢查；根據檢查的結果，選擇一個最靠譜的點採樣。飛船不會著陸，它將伸長機械臂，接近後輕輕的接觸小行星表面，全過程只有5秒。這段時間裡採樣倉會瞬間噴射出氮氣把樣品捲入採樣倉盤中。2021年冥王號將踏上歸途，2023年9月回歸地球。

冥王號採樣全過程。圖片來源：arizonaalumni.com

飛船攜帶的科學儀器包括相機組（OCAMS），激光測距儀（OLA），熱輻射譜儀（OTES），可見光紅外光譜儀（OVIRS），和土壤X射線成像譜儀（REXIS）。圖片來源：NASA

成功返回後兩年是樣品研究任務階段。項目的樣品按百分比已經規劃好了去向，4%給加拿大，因為他們製造了激光測距儀，0.5%給小行星採樣好基友日本，75%的樣品將被 NASA 精心封存在休斯頓約翰遜航天中心，等待科技發展，因為相信未來的科學家將能更充分挖掘樣品里的秘密。

為冥王號設計的惡搞海報……圖片來源：NASA

歷史上NASA還吃過哪些「土」？

其實開篇那麼幸災樂禍是不公正的，因為歷史上人家又不是沒吃過。

首先必須是大型吃土節目——阿波羅登月任務，共返回樣品超過370千克月球土壤。

第二次的樣品雖然在數量上相形見絀，但來頭可大得多了：它們是來自太陽的「土」。這就是2004年起源號（Genesis mission） 採集帶回的太陽風粒子樣品。

第三次是名字很浪漫的星塵號探測器（Stardust）飛過彗星 Wild2的彗尾，採集帶回的來自星星的塵埃。

著陸後的星塵號的樣品返回艙，值得一提的是，由於星塵號的成功，冥王號也採用了幾乎完全一致的返回艙設計。圖片來源：NASA

月亮、太陽、彗星都有了，順理成章地四次就是這個九月即將發射的冥王號，它將採集至少60克小行星土壤樣品（最多可能達到2000g）。

另外，NASA 還有一個在醞釀之中的大作死小行星計劃：小行星重定向任務（Asteroid Redirect Mission， ARM）。該任務計劃飛往一顆近地小行星，用機械胳膊和機械錨，從表面抓取一個6m 的大石塊，將其帶回並置於環繞月球的軌道上，成為一顆天然衛星的人造天然衛星，後續任務還將派宇航員登陸並開展研究和採樣的計劃。我在NASA戈達德太空飛行中心曾見過項目的機械臂和機械錨樣機，妥妥的黑科技。如果任務成行，那可是能成為重要的深空防禦技術。當然了，這個充滿黑科技和搞不好就「搬石頭砸腳」的兇險項目是否確定實施暫時還不得而知，大家拭目以待吧。

小行星重定向任務的機械臂，這個真的就黑科技了……圖片來源：作者提供

值得一提的是，其實日本是第一個實施小行星採樣返回的國家，JAXA 的隼鳥號任務雖然不完美，但是也確實帶回了不到1mg 的小行星樣品（來自小行星絲川25143 Itokawa）。而正在太空中飛行的隼鳥二號計劃趕在冥王號之前帶回小行星龍宮（162173 Ryugu）的樣品。

並且，2017年中國也將加入這場充滿冒險的花樣吃土大軍，發射嫦娥五號去月球採集樣品。CE5，加油！