天空中的沙粒



9月9日晚上,莫斯科时间2:05,OSIRIS-REx航天器发射到小行星Bennu(101955)。漫长的道路在等着他-预计将在2018年到达小行星,并在2023年将样品送回地球。带有样品送回的任务并不是很常见,现在该记得那些设备带给我们其他世界的沙粒了。

自相矛盾的免费赠品


这很有趣,但是为了获得月球,火星或小行星,没有必要进入太空。太阳系中发生了足够严重的碰撞,以致诸如火星的碎片被抛入太空。其中一些是幸运的(或不是幸运的),经过长时间的飞行,它们掉到了地球上,变成了陨石。如果这样的陨石特别幸运,那么它就会落在一个可以安全躺卧数千年的地方-在南极洲,北非或其他沙漠中。然后,根据组成特征,发现的陨石可能已经归因于一个或另一个天体。但是这里有一个悖论-为了自信地说陨石是精确地从火星飞来的,您需要知道火星本身的组成。因此,具有讽刺意味的是,只有在完成阿波罗任务之后,才有可能将月球上的陨石归功于人类,带来了regolith进行比较。如今,已知有一百多个月球陨石,其中有三十个火星和整个HED陨石,这是由于小行星西方造成的。


维斯塔最大的月球陨石NWA-5000


火星陨石NWA-7034“黑美人”


霍华德QUE94200

不想不要相信我


说到从其他天体返回的样本,不可能不注意美国宇航员的努力,他们在六次任务中带走了近四个仙月的土壤。此外,按照比赛的最佳传统,随后的每个Apollo都带来了更多的土壤-如果Apollo 11带来了22公斤,那么Apollo 17已经达到了111公斤。从下降的车辆中,月球土壤实际上是在盒子中去除的。



而且一旦宇航员和科学家们几乎都幸运了,如果发现一块月球地壳是否真的是月球地壳的一部分,就可以阐明有关月球起源的问题。但是,a,创世纪的石头比必要的要年轻得多。



在轨道站,定期对太空中的物质暴露进行实验。但是,除了研究地面物质在太空中的行为方式之外,您仍然可以捕获太空中飞行物的颗粒。在1996年至1997年,MEEP实验在Mir站进行了展示,其中捕获了微粒来确定其起源。



意志与思想




在载人登月竞赛中失去苏联并不能阻止E-8系列自动装置做出不对称反应,这种装置带来了更少的土壤,但并未危及生命。同时,这些设备实施了非常精美的技术解决方案。首先,整个E-8系列包括轨道飞行器(Luna-19和Luna-22),Lunokhods的运输车(Luna-17和Luna-21)和月球瓢( “月球” -15、16、18、20、23、24)基于一次飞行和着陆阶段。在土壤版本中:



完全站:



轨道飞行器还使用Lunokhod军团作为科学设备的容器。但是,最困难和最有趣的是将土壤输送到地球的选择。事实是,由于质子运载火箭的运载能力的限制,着陆装置的质量不能超过520千克。为了挤入一个庞大的困境,使用控制系统和燃油储备来纠正地球-月亮航向的困难的返回阶段不起作用。但是狡猾的弹道学找到了解决方案。如果降落是在月球赤道区域的东部进行的,那么一枚火箭将不经校正便垂直击中地球。结果,任务包括以下几个阶段。



该装置进入地球轨道并加速到达月球。在飞行过程中,进行了轨迹校正。然后,该站进入月球轨道并在其上停留了一段时间。从13 km的轨道速度和高度刹车,该探测器以2 km的高度进入着陆区。



然后主机关闭,并且在43秒钟内该站处于自由落体状态。减小到600米后,该设备再次打开主机,并根据多普勒测速仪和高度计熄灭横向和纵向速度。在20米的高度上,垂直速度不应超过2 m / s,水平方向应完全熄灭。关闭主引擎,并在小型引擎上放下探头。在2米的高空,他们关闭了,该台轻轻落在月球上。



然后,探针松开一个特殊的操纵器,取出土壤样品,然后将其装载到下降的飞行器中,并在严格定义的时刻从起飞阶段开始。



下降的车辆在大气中减速,在哈萨克斯坦跳伞。





“月神15”。它始于1969年7月13日,可以在运送土壤时超过阿波罗11号,但在着陆时失去了接触。该站极有可能在月球山坠毁。
“ 16号月亮它于1970年9月12日开始,并且是无人驾驶车辆首次在9月24日将101克月球土壤带入地球。
“ 18个月于1971年9月2日发射升空,在复杂的山区降落时坠毁。
“ Luna-20它于1972年2月14日发射升空,并于2月25日成功向地球输送了55克土壤。
“露娜-23” 1974年11月6日登陆降落。
“ Luna-241976年,她能够完成在Luna-23上失败的事情。它进行了深层钻探,以160厘米高的柱子的形式将170克土壤返回地面,这是第一次在土壤柱子中首次发现水,仅为0.1%。后来通过轨道研究证实了月球上存在水。

结果是从地质学角度来看一系列有趣的样本:
  • 丰盛之海(“月亮16”)。
  • 其古老的大陆框架(“月球20”)。
  • 危机海的地质部分(“月亮24”)。

车站无人值守的事实使他们被派往困难的山区,并使他们面临的风险超过了载人车辆所允许的范围。



天使尘




1999年2月7日,美国国家航空航天局(NASA)的“星尘”探测器向81P / Wild彗星发射。 2004年1月2日,该设备位于目标区域,相对于彗星的移动速度为6.1 km / s。最初计划接近150公里,但是出于安全原因,该距离增加到237公里。星尘为彗星拍了一些照片:



从气凝胶条上展开了目标。气凝胶是一种密度非常低,化学惰性且导热率低的材料,因此非常适合“捕获”高速运动的小颗粒。



2006年1月15日,具有目标的下降飞行器与探测器分离,并以创纪录的12.9 km / s的速度进入地球大气层。最大过载为34克,但该胶囊成功降落在内华达州。



在无尘室中打开一个装有彗形昏迷颗粒的容器。检测到约一百万次中风,志愿者与分布式Stardust @ Home项目的数据分析相关。



2011年,亚利桑那大学的科学家在捕获的颗粒中发现了铁和硫化铜。这意味着彗星81P /野生彗星上有液态水,这与普遍认为彗星永远不会加热到冰芯熔点的观点相矛盾。

天堂会找到你




2001年8月8日,NASA创世纪探测器发射升空。他的任务是收集太阳风的粒子。该设备在拉格朗日点L 1附近出现,并展开了硅靶。



工作850天后,创世纪通过绕L 2的机动降落在下午,前往地球。



该设备于2004年9月8日在浓密的大气层中成功制动。



但是降落伞没有打开-下降车辆中的所有四个加速度计都颠倒安装,根本没有发出打开降落伞的命令。探针以大约300 km / h的速度撞击地面。



但是,尽管受到犹他州的沙子以及设备本身的零件和流体的污染,仍可以从目标中提取捕获的太阳风颗粒。关于氩气和氖气同位素的数据可以丢弃太阳起源的几种理论,而检测到的氧16同位素浓度的增加仍在等待其解释。

道路之王




从日本航天局获得了一项非常戏剧性的任务,用于返回小行星样品(25143)丝川。 2003年发射的“ ab鸟号”探测器(猎鹰)于2005年9月达到了目标。 11月12日,猎鹰接近小行星上方55 m的高度,并将MINERVA微型着陆器降落,无法与之建立联系-很可能是它飞入了太空。 11月19日,探测器降落。但是,在关键时刻失去了联系。最初,据报道,这次尝试失败了,Hay鸟在10米的高度徘徊。但是,在分析数据之后,事实证明探针仍位于小行星上,但是由于传感器检测到障碍物,因此降落是在紧急模式下进行的,在紧急模式下土壤采样装置没有打开。 11月25日,进行了第二次着陆尝试,其中土壤采​​样装置不再工作。在探头处检测到燃油泄漏,因此进入安全模式。 11月27日,电源中断(很可能是由于燃油泄漏)。 12月2日,当试图返回小行星时,发动机的牵引力不足。 12月3日,探针开始失去工作方向,作为紧急措施,必须丢弃离子发动机的部分燃料。到12月6日,猎鹰号已经距离小行星550公里。 12月8日,探头的方向发生了急剧变化(很可能是由于部分燃料的蒸发所致),并且与探头的通讯中断。 ab鸟的岁差最终可能会化为乌有,任务尚未完全消失。 2006年1月23日,记录了探测灯塔的信号,并通过后续操作恢复了通信。令人惊讶的是,该设备仍然有机会返回地球。2007年4月25日,该探针开始进行机动,以过渡到地球轨道,并于10月29日完成(由于使用了离子发动机,所有机动都非常长)。 2009年2月4日,第二次演习开始。但是引擎开始在故障处探查,到秋天没有一个引擎运转。2009年11月19日,日本航天局报告说,他们设法将一台坏掉的引擎的离子发生器与另一台坏掉的引擎的离子发生器结合在一起,而猎鹰出现在这种结合上,尽管不是最佳的,而是牵引力。无论如何,该探测器都对其进行了操纵,将其速度改变了200 m / s,然后飞向地球,又进行了五次操纵,依次瞄准了地球区域,确切的地球,澳大利亚的Woomera测试地点,最后到达垃圾填埋场的计划着陆区。



2010年6月13日,着陆器成功着陆。尽管土壤采样装置从未起作用,但他们最终还是在接收容器中检测到1500个大小为10微米的小行星颗粒-橄榄石,辉石,斜长石和硫化铁。研究已经确定,小川(25143)丝川曾经是一个更大质量的物体的一部分,并且是一种S型石头小行星,其成分类似于LL级球粒陨石。

沉默的折磨




2011年11月9日,俄罗斯火卫一Phobos-Grunt探测器发射升空,其任务是从Mars-Phobos卫星送出样本。但是在飞行的第三个小时,行进引擎没有打开,这应该是将车站转移到火星的飞行路线上。与该设备建立通信的尝试未成功,2012年1月15日,“火卫一”-格兰特在地球的大气层中烧毁。



事故的正式原因是重的带电粒子的撞击,这导致两组车载计算机复合体重新启动。该程序中还有一个非正式的错误版本。

现在飞


现在有两个探测器在飞行。



Hayabusa-2于2014年12月3日开始飞行,飞往Ryugu小行星(162173),并将于2018年6月到达。



刚发射的OSIRIS-REx飞至Bennu小行星(101955),计划抵达日期为2018年,并于2020年着陆。

未来


样品返回任务的主要优势是有数十年和数十年的机会研究外层空间带来的尘埃颗粒。但是现代科学仪器可以进行有效的现场分析。但是,它们又值得很多钱。也许未来的航天器将分为两类:功能强大且价格昂贵,有能力像好奇心一样在现场进行许多分析,相对便宜则可以飞向目标数年并向地球采样数年。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN397367/


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