小行星樣本何其珍貴？采集回來卻取不出來，科學(xué)家急了

從遙遠(yuǎn)的小行星上采集樣本是極其艱難的航天工程，目前沒有幾個(gè)國家能做到。要實(shí)現(xiàn)小行星采樣歸來，除了需制造出能夠穿越遙遠(yuǎn)深空的高可靠性高適應(yīng)性的無人探測器，還要具備精準(zhǔn)的導(dǎo)航能力、高分辨的成像能力、高智能自控鉆探采集技術(shù)，穿越數(shù)十億公里茫茫深空，歷經(jīng)九死一生，才能將一點(diǎn)點(diǎn)樣本帶回地球。

目前，在深空帶回小行星樣本的只有日本隼鳥號和隼鳥二號，以及美國NASA的奧西里斯-REx。

隼鳥號2003年發(fā)射，2010年從小行星系川采樣返回，歷時(shí)七年行程約60億公里，只取回了小于10微米的顆粒1500粒，質(zhì)量只能以毫克計(jì)；隼鳥二號2014年發(fā)射，從小行星龍宮上采樣于2020年返回地球，只采集回來5.4克砂礫樣本。

就是這么一點(diǎn)點(diǎn)小行星樣本，科學(xué)家們通過分析，填補(bǔ)了許多人類對太陽系的認(rèn)知，其中最重要的發(fā)現(xiàn)是，樣本中至少含有兩萬種化學(xué)成分，其中有20種氨基酸，還發(fā)現(xiàn)了液態(tài)水，這是人類首次在地球以外發(fā)現(xiàn)的生命之源。

由此，許多科學(xué)家確信，地球生命極有可能是天外來客，生命的種子是通過隕石帶到地球，再孕育進(jìn)化出來的。研究依然在繼續(xù)，隨著發(fā)現(xiàn)的不斷深入，將對太陽系的形成和生命誕生的奧秘會有越來越多的發(fā)現(xiàn)。

因此，探索小行星是世界航空航天的重要活動，近年來越來越成為航天大國熱門競爭的課題。美國2016年發(fā)射的奧西里斯-REx探測器，同樣歷時(shí)7年行程64億公里，從小行星貝努采集了樣本，于2023年9月24日回到地球，釋放的樣本艙在猶他州成功著陸。

這是NASA發(fā)射的第一艘小行星采樣探測器，而且采回的樣本量比較大，由此科學(xué)界對這次樣本期望很大。可是，經(jīng)歷了千難萬險(xiǎn)采集回來的樣本由于密封罐被卡住了，打不開蓋子，于是樣品在里面呆著，科學(xué)家們一時(shí)束手無策，只能干瞪眼。

可能有朋友會說，樣品都回到地球了，而且是人類制造的容器，怎么可能打不開，用鐵棍撬也能撬開，那些影視中的驚天大盜，進(jìn)入最緊密堅(jiān)硬的金庫或基地都如入無人之境，難道這些科學(xué)家連盜賊也不如？

其實(shí)，這種想法是把從外星采集回來的樣品看得太簡單了，這些樣品遠(yuǎn)比地球上任何寶貝都貴重多了。就是從月球采集回來的樣品，一克也至少價(jià)值百萬元，如嫦娥五號制造發(fā)射花費(fèi)30億元人民幣，取得月樣1731克回地球，如果僅算這些月樣的取回價(jià)值，每克就達(dá)到170多萬元，這還不包括許多科學(xué)家研究的費(fèi)用。

而小行星取樣，距離和難度都比月球取樣大多了，如日本隼鳥二號投資約1.5億美元，從小行星龍宮帶回5.4克樣本，每克耗資競達(dá)近2800萬美元；而NASA的奧西里斯-REx探測器總投資達(dá)10億美元，從小行星貝努上取回樣本121.6克克，每克耗資也達(dá)822萬美元。

因此小行星取回的樣本是地球上最珍貴的寶貝，這些寶貝來到地球后為了保證其純潔性，就必須采取最嚴(yán)密的密封措施，不能接觸半點(diǎn)塵埃，也不能讓地球環(huán)境的一絲氣體接觸到這些來自天外的寶貝，這就要求探測器在遙遠(yuǎn)太空取樣后執(zhí)行一系列復(fù)雜的封封措施，回到地球后也需要特殊的封閉設(shè)施中才能打開。

這些復(fù)雜操作包括：探測器如何采樣如何密閉運(yùn)輸和開啟樣本艙、如何取出樣本密封裝置、如何開啟密封的樣本罐、如何取出樣本，每一步都要十分精準(zhǔn)，才能保證樣本的原始狀態(tài)。這些在探測器設(shè)計(jì)時(shí)就有詳盡考量，整個(gè)步驟方法在探測器歸來前數(shù)月就實(shí)戰(zhàn)演練了一番。

奧斯里斯-REx探測器的采樣回收過程大致為：

奧西里斯-REx探測器于2016年9月發(fā)射，2018年抵達(dá)貝努后，圍繞著這顆小行星觀測了兩年，2020年才快速接近貝努表面，采樣方式是在靠近貝努表面的瞬間，探測器噴出氮?dú)鈹噭迂惻乇淼膸r石和塵埃，將這些飛起的樣本掃入收集器里。

事實(shí)上，直徑約490米的貝努小行星并不是一整塊星際巖石，而是由一團(tuán)松散的石子吸附在一起的，這種組成讓探測器能夠吹起較多的巖石塵埃，收集到了大量的樣本，以至于多出的樣本卡在了采集器的外側(cè)。

完成采樣后，奧西里斯-REx探測器將頭部的采集器收進(jìn)探測器底部的樣本艙，通過搖動確認(rèn)樣本艙已經(jīng)密封并被安全鎖定后，于2021年7月開始返航，并于2023年9月回到地球，在美國猶他州釋放了返回艙，并實(shí)現(xiàn)了軟著陸，然后，這艘已經(jīng)完成使命的探測器飛掠地球，進(jìn)入一個(gè)環(huán)太陽軌道過起了退休生活。

NASA的工作人員收到返回艙后，小心翼翼的將其送到附近的便攜式潔凈室，拆除樣本艙的隔熱罩和外殼，取出其中的采集器，在24小時(shí)內(nèi)送到休斯敦約翰遜空間中心的專門潔凈室，將采集器轉(zhuǎn)移到手套箱中。

意外偏偏在這個(gè)時(shí)候發(fā)生了，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)密封罐口被卡住了，無法打開被封存的大量樣本。雖然看起來這種卡住只要適當(dāng)工具就能打開，但在異常潔凈的手套箱中，放入任何工具都有可能破壞樣本的純潔度，因此科學(xué)家們只能干瞪眼，迄今還沒找到方法！

也就是說，并非沒有辦法打開被卡住的樣本采集器，而是由于極端潔凈的手套箱中無法送入任何拆解工具，才讓科學(xué)家們束手無策。如果只是平常罐體，任何一個(gè)正常人采用常規(guī)工具就能打開，但這是每克成本達(dá)到426萬美元的貝努小行星樣本，不允許摻入一個(gè)地球物質(zhì)分子。

那么，從幾十億公里采集回來的樣本難道就廢了？其實(shí)也沒有那么嚴(yán)重，相反還得到了更多驚喜：科學(xué)家們已經(jīng)從樣本密封罐的外部就已經(jīng)取得了70.5克樣本，而本次任務(wù)原本計(jì)劃一共帶回樣本質(zhì)量為60克，現(xiàn)在還沒打開密封的采集器罐體，就已經(jīng)超額17.5%完成任務(wù)了。

貝努小行星樣本約30%將分發(fā)到全球有關(guān)的實(shí)驗(yàn)室，供200位科學(xué)家研究，其中有4%交給了加拿大，0.5%交給了日本。NASA在約翰遜空間中心至少會保存70%的樣本，暫時(shí)封存起來，供更多的科學(xué)家們在若干年后進(jìn)一步研究。而被卡封在樣本罐中的剩余樣本，相信科學(xué)家們不久就會找到打開的“扳手”而解封。

科學(xué)家們不惜花費(fèi)巨資，從遙遠(yuǎn)小行星取回這點(diǎn)塵土，有許多人不理解，認(rèn)為花這么多錢和高科技，多研究研究地球，多救濟(jì)一些還處于貧困的窮人多好。當(dāng)然，這種工作也有許多科學(xué)家在做，但科學(xué)家們與普通民眾不同的是更高瞻遠(yuǎn)矚，更想弄清宇宙的真相。

探索小行星研究小行星就是想弄清太陽系的真相，弄清地球是如何形成的，生命與人類的過去、現(xiàn)在和未來。弄清這些，將給人類未來的延續(xù)和發(fā)展，規(guī)避宇宙災(zāi)難起到關(guān)鍵性作用，讓人類繁衍之路能夠走得更遠(yuǎn)。

因此，對小行星的遠(yuǎn)征探索將繼續(xù)下去，中國的小行星探索計(jì)劃也已經(jīng)啟動，有望在2024年發(fā)射首顆小行星探測器，一次探測兩顆天體，即一顆小行星和一顆彗星。未來有關(guān)小行星探測會將會發(fā)生更多精彩故事，我們拭目以待。

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參考資料鏈接：https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.iflscience.com/nasa-brings-back-actual-sample-of-asteroid-but-cant-open-the-lid-71285