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最终如何衍化出生物和人类

2020-12-07 15:31

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日本成功登陆小行星“龙宫”掀起了深空探测的又一热潮,那么人们为何如此热衷探究小行星呢?“天文学界普遍认为,在太阳系形成早期,小行星就已经出现在浩瀚宇宙中了,因此小行星较为完整地保存了太阳系早期信息。”曾祥远表示,目前人类开展深空探测,最关心的问题是太阳系如何演化形成诸多行星,行星如何促进前生物物质的形成,如含碳有机物、水等,最终如何衍化出生物和人类。小行星探测或将找到太阳系、行星甚至生命起源、演化的线索。

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“弱引力场是人类进行小行星探测的障碍之一。”曾祥远表示,“龙宫”表面的重力加速度约为地球的十万分之一,其表面逃逸速度量级为cm/s,此时,传统探测器如果在小行星表面遇到颠簸或者陡坡,极易弹跳或者翻车,甚至其速度直接超过逃逸速度,成为一颗围绕小行星飞行的轨道器,因此探测月球、火星等的轮式探测车几乎无法在小行星上使用。此外,月球、火星等行星表面多为岩石结构,还有较为平坦的区域,而“龙宫”这类的小行星往往由于风化原因,表面被沙石覆盖,地形复杂,也不适合传统的轮式探测车执行任务。

“此次成功着陆的两个微型机器人均内置动量轮,以适应‘龙宫’表面的微弱引力和复杂地形。基于系统近似动量守恒,内置动量轮转动时,微型机器人也会向相反的方向转动,从而弹跳起来,每次弹跳时间约为15分钟,以此实现探测器在小行星表面的移动,从而获取相关实验数据。”曾祥远进一步指出,微型机器人直径约为18厘米,高度约7厘米,质量约为1.1千克,是“矮胖”型圆柱体,携带着相机、温度计等设备,可以拍摄小行星表面照片并收集温度等信息,配合后续将登陆的“智慧女神-ii2”探测器携带的加速度计、磁强计以及红外光谱仪等探测仪器,将获得小行星的表面物质组成、地质分布、地形细节等信息。此外,“隼鸟二号”计划总共进行3次采样任务,其中2次采样目标为“龙宫”表面物质,还有1次采样任务与以往不同,为爆破采样,即炸开地表,采集地表以下的物质,预计2020年采样返回。

事实上,小行星探测领域仍面临诸多难点。首先,表面探测器的弹跳轨迹控制难度大。小行星表面地形复杂,探测器在沙地和岩石上的弹跳轨迹不一,能否准确弹跳到人类感兴趣的地点,仍是世界性难题。其次,多目标任务仍需优化设计。一次发射、探测多颗小行星这样的多星交汇探测任务能够大大节省航天成本、提高深空探测效率,然而该技术目前尚不成熟。此外,新型探测轨道也亟待开发。小行星的自旋周期较短,如果能够利用太阳帆提供控制力,使得轨道器在人类感兴趣的地点上空长时间悬停飞行,便可获得传统的绕飞形式无法探测到的科学数据。

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