犹他州测试和训练靶场——是的,它来自外太空。
一个来自遥远太空的地球外特快专递包裹已安全着陆地球,为一个历时数百万英里的旅程、数十亿年的酝酿画上了句号——并标志着太阳系历史研究的新开端。
从远古近地小行星贝努采集,并由NASA的起源、光谱释义、资源识别、安全-风化层探测器(OSIRIS-REx)航天器封装在坚固的样本返回舱中的,是富含碳基化合物(生物学的原料)的原始物质——自从贝努最初在太阳周围凝聚以来几乎没有改变,据估计这一事件发生在超过45亿年前。科学家们寻求更深入地了解我们的太阳及其行星是如何形成的,以及生命的原始成分是如何首次来到我们世界的,他们将在未来几代人研究这些物质。
支持科学新闻事业
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
对于这次回归,这是美国首次从小行星取回样本,这真是一段漫长的旅程。
OSIRIS-REx于2016年9月8日发射——七年前的这个月。探测器于2018年12月抵达贝努。它花费了近两年时间仔细绘制这颗太空岩石的地图,然后在2020年10月20日捕获了珍贵的样本。
大约半年后,在2021年5月10日,航天器点燃推进器离开了贝努。自从那次“搬家日”出发以来,OSIRIS-REx一直在巡航返回家园。最近几周,一系列微调操作精确地将航天器推入地球的飞掠轨道,以进行其主要任务的最终阶段——抛弃其样本返回舱,进行为期四小时的太空独行,前往我们星球大气层的外层极限。
纵身一跃
在高速、火热地冲入地球大气层后,当地时间上午8:52,装载样本的OSIRIS-REx返回舱降落伞成功降落在犹他州测试和训练靶场的国防部达格威试验场,大致位于犹他州盐湖城以西80英里处。
一组空军和NASA跟踪摄像机对准了来袭的返回舱,因为它快速地向着陆区挺进,目标是一个250平方英里的着陆椭圆区域。在确定返回舱的着陆地点后,一群精选的等待技术人员、科学家和其他专家迅速乘坐直升机前往偏远的着陆点。广泛的演练确保了从贝努回收战利品的顺利、循序渐进的过程。
斯图尔特·威利是训练靶场的爆炸物处理专家,担任回收任务的现场指挥官,他是第一个接近着陆舱的人。
“看到所有团队在经过所有准备工作后实现这一目标,真是令人兴奋:大约七年的共同努力,”威利告诉《大众科学》。“任务完成。我们进行了多次演习,以确保一切顺利。”
威利说,他最大的担忧是及时找到返回舱。“它很容易被发现。天气配合。我们所有的设备都按计划运行。没有意外,”他说。
在将返回舱放入保护袋中,并用长绳索悬挂在直升机腹部下方后,回收人员将其空运到达格威试验场设施内一个狭小的便携式洁净室。在那里,在返回舱清除掉任何残留的沙漠碎片并用氮气吹扫后,真正的工作将开始:一组精选的OSIRIS-REx团队成员将花费数小时拆卸返回舱,并从中取出装满标本的科学容器。
对于亚利桑那大学OSIRIS-REx首席研究员丹特·劳雷塔来说,到达那个阶段才是他最关心的。
“你会一遍又一遍地演练……直到返回舱被固定住,你就只是在自动驾驶。一切都是肌肉记忆,”劳雷塔在着陆前接受《大众科学》采访时说。“在犹他州,我们将不会对样本进行测量,希望我们不会看到样本。如果我们看到了,那就说明有什么东西裂开了,”他说。
在成功回收返回舱返回后,劳雷塔告诉记者,他预计最早将在周二看到来自贝努的第一批物质,届时样本容器将被小心地拆开。
“这是一个来自我们太阳系最初始时期的宝藏,”劳雷塔说。“我们知道贝努富含碳,富含水。这可能为地球为何是一个宜居世界以及我们是如何来到这里的提供线索。”
抓取即走的好东西
降落伞返回地球的容器装载着触碰即走样本采集机构——简称TAGSAM。这是保存着珍贵宝藏小行星物质的装置。
有点违反直觉的是,TAGSAM内容的具体细节仍然是个谜。没有人真正知道OSIRIS-REx设法从贝努抓取了多少物质——尽管洛克希德·马丁公司人员的知情估计将数量定在约150至350克的范围内。(这家航空航天公司建造了航天器的大部分硬件,并提供任务控制。)几百克可能看起来不多,但这远远大于航天器团队最初设定的60克目标。
因此,贝努究竟被带回了多少的最终结果,在三层包装的科学容器及其宇宙珍品被飞机运往位于德克萨斯州休斯顿的NASA约翰逊航天中心进行更仔细的检查之前,尚不清楚。
如果OSIRIS-REx的剧本保持不变,科学容器将在着陆后一天离开犹他州进行完全拆卸。劳雷塔说,他渴望将那些来自贝努的大块样本放入约翰逊航天中心特制的隔离手套箱和托盘中,并从那里开始将小行星物质分配给科学团队成员。
但政府可能会有意外情况。
“我们担心政府停摆,这种情况看起来越来越有可能发生。我们的NASA团队可能不得不在10月1日停工。我希望样本能在那个日期之前离开休斯顿,进入亚利桑那大学和其他实验室。联邦政府停摆可能会真的打乱我们的计划,”劳雷塔说。
专业的囤积者
金伯利·阿勒姆斯是NASA约翰逊航天中心的天体物质管理科科长。她还担任OSIRIS-REx合同项目负责人。
“在COVID期间为期两年的过程中,OSIRIS-REx的洁净室被建造并投入使用,”阿勒姆斯告诉《大众科学》。“在过去的几年里,我们一直在为洁净室配备设备,同时也花时间在模型中工作,以练习我们的程序并充实拆卸过程。”
小行星样本将被放置在大型定制隔离手套箱的氮气环境中,以保持其原始状态并远离地球大气。
阿勒姆斯说,约翰逊航天中心的洁净室比位于犹他州的洁净室清洁度高出三个数量级,并且包含进一步隔离样本免受任何环境污染的设备。所有这些保护措施都使拆卸过程更加复杂和耗时:预计暴露来自贝努的大块物质大约需要10天。
阿勒姆斯补充说,任何时候都允许五到六个人进入定制的洁净室。他们的任务之一是警惕地寻找可能被捕获在螺丝头或硬件其他角落和缝隙中的任何微小贝努颗粒。除了TAGSAM内部的物质外,许多研究人员还渴望检查该装置外部的24个不锈钢接触垫,这些接触垫是第一个接触——并出人意料地沉入——贝努表面的。“TAGSAM深入小行星约一米,实际上淹没了整个机构,这非常出乎意料,”阿勒姆斯说。“因此,我们希望不仅内部有样本,而且TAGSAM可能也覆盖着物质。”
“我们将一丝不苟地检查一切,”她补充说。“在管理业务中,我们是我喜欢称之为‘专业囤积者’的人,收集和容器化所有与样本相关的东西,以供未来的科学研究。”
新篇章
一旦TAGSAM完全打开,其地球外宝藏被揭示,一个详尽的检查和分类物质的过程将展开。这个“初步检查阶段”将持续大约半年,在此期间,身穿兔子服、手持镊子的洁净室技术人员将轮班工作,手工筛选细小的小行星颗粒。在这个阶段结束时,NASA将分配商定比例的贝努样本——首先分配给国内和国际OSIRIS-REx研究人员。将创建一个样本目录,供其他科学家提交请求以深入研究这些物质,阿勒姆斯说。
研究来自贝努的岩石和尘埃是劳雷塔致力于实现近二十年的目标,他渴望从管理航天器的艰巨任务中抽身出来,回到他在实验室的老本行。事实上,在OSIRIS-REx航天器释放样本返回舱进行大气层俯冲的几分钟后,该航天器正式转变为OSIRIS-Apophis Explorer,或OSIRIS-APEX,并开始另一次向外数年的旅程,前往一个新的目标:近地小行星阿波菲斯。届时,该任务将迎来一位新的首席研究员——劳雷塔的亚利桑那大学同事丹妮·门多萨·德拉吉斯蒂纳,她曾担任OSIRIS-REx的副首席研究员。至于OSIRIS-APEX,预计该航天器将于2029年到达阿波菲斯。
劳雷塔承认,当他多年前开始他前往贝努的个人旅程时,他不知道自己要面对什么。他仍然不知道真正期待从对所得样本的研究中获得什么——除了惊喜。他希望用一台全新的、下一代纳米级二次离子质谱仪(NanoSIMS)仪器来揭示其中的一些惊喜,该仪器已在亚利桑那大学校园的地下室新安装。“这就像天文学家获得一台新的在线望远镜,”劳雷塔说,并补充说他希望在年底前提交第一篇报告该任务科学发现的论文。
在他即将出版的书《小行星猎人:一位科学家通往我们太阳系黎明的旅程》中,劳雷塔回忆起一项承诺,该承诺支撑了整个OSIRIS-REx向NASA提出的提案。他和他的团队成员发誓“要解开生命起源本身的奥秘,”他写道。“我们正处于真正不可思议的事情的边缘,我从内心深处感到,我们任务的最后阶段——样本分析,将揭示宇宙最深层的秘密。”
OSIRIS-REx会实现这一承诺吗?劳雷塔告诉《大众科学》,这本书的尾声尚未写完,但他计划在今年10月完成。