一舉打破兩項紀錄!歐西里斯號進入小行星貝努軌道

■告別2018年的最後一天,當一般人都放學下班投入假期的懷抱,美國太空總署有幾個任務團隊仍舊忙碌著,除了新視野號飛越終極遠境以外,讓人類有意識探索下的疆界開拓到傳統的九大行星系統以外;另一個團隊也忙碌著引導歐西里斯號(OSIRIS-REx)進入繞行小行星貝努(Bennu)的軌道,打破了有史以來太空探測器所繞行天體尺寸最小、並且軌道半徑最短的紀錄。

圖一 貝努和帝國大廈、艾菲爾鐵塔的尺寸比較 (來源:University of Arizona)

撰文|蘇建翰

●破了什麼紀錄?

圖一展示了貝努和帝國大廈與艾菲爾鐵塔的尺寸比較,若是以我們熟悉的台北101來說,101大樓標高為509公尺,貝努的赤道直徑以及南北極距離大概是500公尺,套用簡單的圓周長公式估算一下,繞著赤道一周不會超過兩公里,比繞著台大校總區外圍跑一圈的長度還要短上許多。

這麼說或許還是讓人有些質疑,如果有個直徑500公尺的球體在眼前根本就是龐然大物了吧!說好的小究竟是小在哪裡呢?在我們日常生活所及的尺度裡,這樣的尺寸很龐大,但在廣大的太陽系裡,即使不算上太陽,在半徑動輒幾千公里的行星面前,這都是相當渺小的存在。

目前是第一次進入繞軌運行階段,從貝努中心起算,歐西里斯號的軌道半徑約為1.75公里,這個繞行高度和一般民航機巡航的高度相比低上了許多。由於貝努的重力很弱,很難像地球那樣牢牢抓緊著衛星,因此能讓歐西里斯號在規畫好的軌道上運行是一大突破。

破完紀錄然後呢?

破了紀錄固然值得欣喜,但是還不能就此放鬆大意。歐西里斯號目前進入的軌道看似穩定,但由於目前的軌道是根據先前觀測資料進行模擬而得到的,因此仍有必要持續對貝努的質量分布和重力場進行觀測,以得到更佳的軌道規劃。

此外,由於貝努的質量實在是太小了,亞爾科夫斯基效應(Yarkovsky Effect)指出,來自太陽或者因為自身具有溫度散發的熱輻射所伴隨著的光子,由於具有動量,因此會對小型天體的軌道產生影響,就像是有無數的小球撞擊或者被甩出去一樣,可以想見長期下來這會造成貝努繞太陽運行的公轉軌道有所偏差,這些偏差有多少,歐西里斯號的軌道又要跟著調整多少,都是有待觀測的項目。

任務目標

成功的進入繞行軌道只是任務的其中一個階段性目標,這一趟大老遠任務的終極目標是能夠採集到貝努表層岩屑的樣本,並順利在2023年將樣本送返地球。

圖二 12月2日歐西里斯日從24公里外攝下照片的組合圖 (來源:NASA/Goddard/University of Arizona)

就如同我們不再必須透過星辰來為我們指出方位,日常生活多半都用Google地圖來導航一樣,如果我們能擁有一份貝努版的Google地圖,研究團隊就不需要去計算星體間相對位置,而可以用地圖上的地標來為歐西里斯號導航;另外一個對完成任務有很直覺卻很顯著幫助的部分是,這份地圖可以幫助我們篩選適合的地形地貌,選擇採樣地點。因此,在低空繞行軌道這個階段,研究團隊將會利用搭載的相機繪製出貝努完整的地圖。

水的存在

在進入繞軌階段之前,初步針對貝努的光譜分析已經發現表面岩土存在含有羥基(-OH)成分的分子,這是曾經含有水的重要特徵,然而貝努自身的重力太小沒有辦法維持住液態水的存在,哪來的水進行作用呢?比較合理的推斷是,貝努其實是從另一個母星體分離出來的,那個母星體擁有足夠讓液態水存在的重量,而貝努正是從母星上分裂出來攜帶著含水物質的一個小星體。

人類千百年來一直懷抱著一些還無法回答,只能佐以神話的大哉問:「我們是從哪裡來的?命運又要帶著我們往哪裡去?」,而歐西里斯號的任務能為回答這些問題幫上一點忙。

歐西里斯在埃及是孕育生命的農業之神,同時也是冥府之神。歐西里斯號的命名雖然主要是源於幾個研究目標的縮寫,同時呼應著研究團隊的期待:在貝努上發現水存在的這一事實,不只幫助我們推斷貝努以及太陽系早期的演化過程,水也是許多生物生存重要的元素,因此幾年後返回地球的樣本裡,或許就潛藏著生命起源的秘密;由於貝努這個被認為是22世紀中後期有可能撞擊地球的小行星之一,我們也可以期待這一次的研究,能幫助人類在未來應對威脅時更有把握。

       

參考資料:

  1. NASA’s OSIRIS-REx Spacecraft Enters Close Orbit Around Bennu, Breaking Record
  2. NASA’s Newly Arrived OSIRIS-REx Spacecraft Already Discovers Water on Asteroid
  3. THE MISSION 

 

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