小行星研究保姆級入門教程

當(dāng)前公布的中國小行星探測計劃中，2025年前后將對最穩(wěn)定的地球準(zhǔn)衛(wèi)星469219 Kamo`oalewa進(jìn)行環(huán)繞探測并采樣返回，同時計劃發(fā)射動能撞擊器撞擊小行星2019 VL5。小行星探測的目標(biāo)已經(jīng)逐步從科學(xué)研究向小行星防御和資源利用轉(zhuǎn)變。為了更好地服務(wù)我國的小行星探測任務(wù)，有必要對已經(jīng)進(jìn)行、正在進(jìn)行和將要進(jìn)行的小行星探測任務(wù)進(jìn)行梳理總結(jié)。

當(dāng)前，共實(shí)施并完成小行星探測任務(wù)13次，包括7次順訪任務(wù)和6次專訪任務(wù)。目前，還有3次已經(jīng)發(fā)射但未完成的專訪任務(wù)以及計劃任務(wù)4次（圖1）。

圖1 小行星探測歷史

順訪任務(wù)

探測任務(wù)：Galileo

國家：美國

發(fā)射時間：1989年10月18日

順訪小行星：951 Gaspra

951 Gaspra

Copyright: NASA

軌道：主帶

光譜類型：S型

探測時間：1993年8月28日

外形特征：形似花生（18.2km × 10.5km × 8.9km)，平均直徑約為12.2km

結(jié)構(gòu)特征：密度為4 g·cm-3，致密天體

撞擊特征：具有低密度撞擊坑，估算表面年齡為20~300Ma

順訪小行星：243 Ida

243 Ida

Copyright: NASA

軌道：主帶

光譜類型：S型

探測時間：1991年10月29日

形狀特征：形如牛角面包（59.8km × 25.4km × 18.6km)，平均直徑為31.4km

結(jié)構(gòu)特征：密度為2.6±0.5g·cm-3，低密度指示243 Ida的內(nèi)部可能存在大量空隙，其內(nèi)部碎石堆結(jié)構(gòu)可能繼承自Koronis石質(zhì)小行星家族。

成分特征：礦物成分類似于LL型球粒隕石，存在大量由硅酸鹽礦物橄欖石和輝石等構(gòu)成的風(fēng)化層。

表面特征：表面撞擊坑已達(dá)到飽和狀態(tài)

其他：具有衛(wèi)星 Dactyl。

探測任務(wù)：Cassini-Huygens

國家：美國

發(fā)射時間：1997年10月15日

順訪小行星：2685 Masursky

2000年1月22日Cassini-Huygens號拍攝的2685 Masursky小行星

Copyright: NASA/JPL/Cassini Imaging Team

軌道：主帶

光譜類型：S型

探測時間：2000年1月23日

形狀特征：球形，平均直徑約10.7±0.2km

探測任務(wù)：Deep Space 1

國家：美國

發(fā)射時間：1998年10月24日

順訪小行星：9969 Braille

9969 Braille

Copyright: NASA

軌道：主帶

光譜類型：Q型

探測時間：1999年7月29日

形狀特征：大小為1.0~2.1km

表面特征：幾何反照率較高，表面較為新鮮

探測任務(wù)：Stardust

國家：美國

發(fā)射時間：1999年2月7日

順訪小行星：5535 Annefrank

5535 Annefrank

Copyright: NASA

軌道：主帶

光譜類型：S型

探測時間：2002年11月2日

形狀特征：主體形似三棱柱，底部為較小圓球體，平均直徑約為4.8km

探測任務(wù)：Rosetta

組織：ESA

發(fā)射時間：2004年3月2日

順訪小行星：2867 Steins

2008年9月5日Rosetta號上的OSIRIS廣角鏡頭在飛躍2867 Steins小行星時拍攝的照片

Credit: ESA ?2008 MPS for OSIRIS Team

軌道：主帶

光譜類型：E型

探測時間：2008年9月5日

形狀特征：形似扁球體，具有陀螺狀外觀，平均直徑約為4.9±0.4km，中部具有巨型橫跨赤道面發(fā)育的斷層。

表面特征：表面缺乏小型撞擊坑，太空風(fēng)化作用較弱。

順訪小行星：21 Lutetia

21 Lutetia

Copyright: NASA

軌道：主帶

光譜類型：C/M型

探測時間：2010年7月10日

形狀特征：形狀不規(guī)則，平均直徑約為98.0±2.0km

結(jié)構(gòu)特征：密度較小，孔隙率較高

成分特征：與碳質(zhì)球粒隕石或頑輝球粒隕石類似

探測任務(wù)：New Horizons

國家：美國

發(fā)射時間：2006年1月19日

順訪小行星：486958 Arrokoth

486958 Arrokoth

Copyright: NASA

軌道：柯伊伯帶

光譜類型：未知

探測時間：2019年1月1日

形狀特征：形平均直徑約為18.26km

表面特征：表面撞擊坑少

成因：由低速撞擊形成

探測任務(wù)：嫦娥二號

國家：中國

發(fā)射時間：2010年10月1日

順訪小行星：4179 Toutatis

4179 Toutatis

Copyright: NASA

軌道：近地

光譜類型：S

探測時間：2012年12月13日

形狀特征：最大長寬為4.75km × 1.95km，平均直徑約為5.4km，形似生姜

表面特征：表面存在大小不一、分布不均的撞擊坑，曾遭受大量小天體撞擊且可能經(jīng)歷了大撞擊事件

結(jié)構(gòu)特征：碎石堆結(jié)構(gòu)

專訪任務(wù)

探測任務(wù)：NEAR

國家：美國

發(fā)射時間：1996年2月17日

任務(wù)目標(biāo)：小行星與隕石和彗星的聯(lián)系，以及早期太陽系的狀況

簡介：為了“更快、更好、更便宜”地探索太陽系，NASA設(shè)立了Discovery Program，以支持一系列成本低且目標(biāo)明確的太空探索任務(wù)。近地小行星會合任務(wù)（Near-Earth Asteroid Rendezvous，NEAR）是其首個項(xiàng)目。2000年3月14日，在NEAR號進(jìn)入253 Mathilde軌道一個月后，NASA為紀(jì)念著名行星地質(zhì)學(xué)家Eugene M. Shoemaker（1928-1997）將NEAR號重新命名為NEAR-Shoemaker號。

專訪小行星：253 Mathilde

253 Mathilde

Copyright: NASA

軌道：近地

光譜類型：S

探測歷程：1997年6月27日在距離1200km處進(jìn)行了飛越探測。2000年2月14日至2001年1月24日進(jìn)行環(huán)繞探測。

形狀特征：橢球形（66km × 48km × 46km），平均直徑約為53±2.6km

表面特征：表面布滿了撞擊坑，存在五個相互不干擾的、保存完整的、直徑與其平均半徑近似的巨大撞擊坑。其中最大的撞擊坑Karoo直徑約為33 km。

結(jié)構(gòu)特征：密度較低1.3±0.2 g/cm3，孔隙度較高可達(dá)50%，很可能是碎石堆結(jié)構(gòu)。

成分特征：表面較暗且成分均勻，與異常熱變質(zhì)的CI/CM型球粒隕石，或沖擊熱變質(zhì)的普通球粒隕石更為相似。

專訪小行星：433 Eros

433 Eros

Copyright: NASA

軌道：主帶

光譜類型：C

探測歷程：2001年2月12日著陸探測

形狀特征：形似馬鈴薯，平均直徑約為16.84±0.06km

表面特征：表面存在大量線性凹陷等地貌，以及大量分布不均勻、大小不一、埋深不同的撞擊碎片和細(xì)粒物質(zhì)組成的復(fù)雜風(fēng)化層，撞擊坑數(shù)量少，尤其缺少小型撞擊坑。其表面塵埃因?yàn)殪o電傳輸作用形成了塵埃池。

結(jié)構(gòu)特征：質(zhì)量為（7.2±1.8）×1015kg，推測密度為2.5±0.8g/m3，很可能為致密小天體。

成分特征：成分類似于普通球粒隕石

其他：周圍無磁場

探測任務(wù)：Dawn

國家：美國

發(fā)射時間：2007年9月27日

任務(wù)目標(biāo)：通過詳細(xì)的環(huán)繞探測，深入研究形成于太陽系早期完整分化的兩個原行星，探究導(dǎo)致兩個天體不同形成和演化路徑的關(guān)鍵因素，同時深化對類地行星形成過程和形成條件的認(rèn)知，以此加深對太陽系早期形成和演化過程的理解。

專訪小行星：4 Vesta

4 Vesta

Copyright: NASA

軌道：主帶

光譜類型：V

探測歷程：2011年7月16日至2012年9月5日環(huán)繞探測4 Vesta；2015年3月7日至2018年6月環(huán)繞探測1 Ceres（矮行星，不在本篇介紹）。

形狀特征：扁圓球體，平均直徑為525.4±0.2km。

表面特征：地形復(fù)雜，存在著一系列平行和環(huán)繞赤道的線性凹陷，撞擊坑數(shù)量龐大且南北分布不均（北半球較多）。南半球被兩次最近發(fā)生的撞擊事件所改造。

成分特征：4 Vesta經(jīng)歷了復(fù)雜的巖漿演化，是一個高度分異的天體，由鐵鎳核、富含橄欖石的硅酸鹽幔、由鈣長輝長無球粒隕石組成的下地殼和以奧長古銅無球粒隕石為主的上地殼構(gòu)成。赤道區(qū)域物質(zhì)性質(zhì)類似于鈣長輝長無球粒隕石，而南極撞擊盆地物質(zhì)性質(zhì)則更類似于奧長古銅無球粒隕石。4 Vesta被認(rèn)為是HED隕石的來源。

采樣返回任務(wù)

探測任務(wù)：Hayabusa

國家：日本

發(fā)射時間：2003年5月9日

任務(wù)目標(biāo)：研究S型小行星與隕石的相關(guān)性，理解25143 Itokawa的熱歷史。

簡介：1995年日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）的前身日本航天科學(xué)研究所提出了小行星采樣返回任務(wù)Hayabusa。

專訪小行星：25143 Itokawa

25143 Itokawa

Copyright: NASA

軌道：近地

光譜類型：S

探測歷程：2005.9.12到達(dá)預(yù)定軌道并進(jìn)行環(huán)繞探測；2005.11.19著陸25143 Itokawa；2010.6.13成功降落在澳大利亞沙漠。

形狀特征：形狀不規(guī)則（0.355km × 0.294km × 0.209km），平均直徑為0.33km。由較小“頭部”，和較大的“身體”組成，“頸部”為一個收縮環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)特征：質(zhì)量約為（3.58±0.18）× 1010kg，估計體密度為1.95±0.14 g/cm3，是一顆典型的碎石堆結(jié)構(gòu)小行星。

表面特征：表面由粗糙和光滑兩種區(qū)域構(gòu)成，界限清晰。粗糙區(qū)域內(nèi)巨石數(shù)量較多，光滑區(qū)域較為平整和均勻。其表面米級別的巨石西側(cè)較東側(cè)多。表面的撞擊坑不超過100個，直徑基本>1m。表面存在著毫米到厘米級別的風(fēng)化層。

其他：自轉(zhuǎn)周期為12.1h

采樣情況：原計劃發(fā)射金屬球?qū)⒈砻鏄悠窞R射到打開的樣品返回艙中，但由于金屬球發(fā)射故障，該任務(wù)實(shí)施未能成功。Hayabusa探測器在小行星表面著陸時，濺射出的塵埃顆粒進(jìn)入了敞開的樣品艙。返回后，在樣品艙內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)了10~100μm的1500顆塵埃顆粒。

成分特征：表面由橄欖石、輝石、斜長石、隕硫鐵，以及少量的鐵紋石、鎳紋石、鉻鐵礦、鉀長石、磷灰石、磷鈣鈉石構(gòu)成。這些顆粒的礦物組成和模式含量、體密度、孔隙率、粒度和氧同位素組成都與LL型球粒隕石非常相似，未發(fā)現(xiàn)天然有機(jī)化合物。

太空風(fēng)化特征：顆粒表面稀有氣體Ne、He、Ar含量隨深度發(fā)生變化。He主要存在于＜30nm的淺層，而Ne則存在于30～70nm的深層。這些稀有氣體主要來源于太陽風(fēng)和宇宙射線等外部粒子的多次注入和擴(kuò)散。根據(jù)宇宙射線產(chǎn)生的21Ne含量估算，這些顆粒正在以數(shù)十厘米每百萬年的速度流失到太空中。納米鐵較少。

演化歷史：氧同位素測溫結(jié)合26Al-26Mg年代學(xué)的研究顯示，25143 Iokawa母體在太陽系形成后的1.9到2.2個百萬年內(nèi)，平均直徑至少增生到20km。太陽系形成后的5百萬年內(nèi)，母體溫度達(dá)到峰值溫度達(dá)到800℃，此后便開始逐漸緩慢冷卻。在某個時間點(diǎn)，母體又遭受了一次災(zāi)難性碰撞，形成了大量碎片。這些碎片一部分聚集起來形成“頭部”，一部分聚集起來形成“身體”。二者受到引力作用同向旋轉(zhuǎn)并且逐漸靠近，最終以較低的速度碰撞接觸，形成了25143 Itokawa。

樣品管理：Hayabusa樣品的4%被JAXA用于初步分析，10%的樣品被轉(zhuǎn)移到美國休斯敦航天中心的地外樣品管理處，15%的樣品用于國際公開申請。剩下的樣品中，一部分分配給JAXA進(jìn)行研究及向公眾開放，其余部分被永久儲存起來。所有研究者均可通過Hayabusa樣品研究機(jī)會國際公告系統(tǒng)（https://curation.isas.jaxa.jp/ao/index.html）進(jìn)行申請。自2012年起，Hayabusa樣品已發(fā)放了10輪（第9及第10次開放期間無申請者)，當(dāng)前正在開放第11輪申請。

探測任務(wù)：Hayabusa 2

國家：日本

發(fā)射時間：2014年12月3日

任務(wù)目標(biāo)：研究C型近地小行星162173 Ryugu表面物質(zhì)的分布，探究太陽系早期雪線周圍物質(zhì)的運(yùn)輸與混合過程；尋找返回樣品中與有機(jī)物質(zhì)共存的水蝕變礦物，探究其母體中礦物-水-有機(jī)質(zhì)的反應(yīng)過程；通過年代學(xué)、后期熱蝕變和空間風(fēng)化的研究，反演其形成過程；通過與撞擊過程相關(guān)的物理性質(zhì)重建其碰撞歷史，探究星子在太陽系形成階段的動力學(xué)過程；進(jìn)而探究早期太陽系、早期太陽系、原行星盤和小行星中的物質(zhì)演化。

專訪小行星：162173 Ryugu

162173 Ryugu

Copyright: NASA

軌道：近地

光譜類型：Cb

探測歷程：2018年6月27日抵達(dá)162173 Ryugu；2019年2月21日和2019年7月11日兩次接觸采樣；2019年4月5日釋放撞擊器。返回樣品于2020年12月6日降落于澳大利亞沙漠中。Hayabusa 2完成預(yù)定采樣返回任務(wù)后，還剩余約30千克推進(jìn)劑，且各個系統(tǒng)工作狀態(tài)良好。因此繼續(xù)進(jìn)行下一步的探測任務(wù)，計劃將于在2026年飛越2001 CC21；2031年抵達(dá)平均直徑約為30 m的小行星1998 KY26。

2001 CC21

Copyright: NASA

1998 KY26

Copyright: NASA

形狀特征：具有典型的“頂部形狀”，即具有一個突出的赤道脊，從兩極看呈菱形。平均直徑為0.896±0.004 km。

表面特征：反射率低，絕大部分表面撞擊坑直徑都大于100m，缺乏小型撞擊坑，赤道脊附近的撞擊坑數(shù)量最多。表面缺乏沙粒到卵石大小的風(fēng)化層，大量覆蓋著鵝卵石到巨石大小的巖石。緯度≤70°的范圍內(nèi)，每50平方公里可見一個直徑約為20m的巨石。太空風(fēng)化可能在162173 Ryugu表面導(dǎo)致了脫水，這使得2.7μm的羥基吸收帶在反射光譜中相對于一般C型小行星顯得較弱。

結(jié)構(gòu)特征：孔隙度>50%，為典型的碎石堆小行星。

其他：自轉(zhuǎn)周期為7.63262±0.00002h，相較其他碎石堆小行星的速度慢了兩倍。

采樣情況：2019年2月20-22日，Hayabusa 2探測器對162173 Ryugu進(jìn)行了第一次著陸采樣，采集表面樣品共3.2g，儲存于樣品倉A中。2019年4月3-6日，Hayabusa 2探測器向162173 Ryugu釋放了一個重達(dá)14kg的撞擊器。這次撞擊產(chǎn)生了直徑超過10m，深度約2~3m的人造撞擊坑。2019年7月8-11日，Hayabusa 2探測器在該人造撞擊坑中進(jìn)行了第二次著陸采樣，采集樣品共約2.2g，儲存于樣品倉C中。在首次采樣和二次采樣的過程中，樣品倉B處于打開狀態(tài)，但僅采集到13±0.5mg樣品，表明三個樣品倉中物質(zhì)的混合較少。

成分特征：162173 Ryugu在巖石學(xué)、礦物學(xué)、同位素組成以及年代學(xué)等方面與CI型球粒隕石表現(xiàn)出極高的相似性，并具有重氮和富氘的特點(diǎn)，與星際塵埃相似。樣品中含有次生的水蝕變礦物，包括共生的蛇紋石-皂石、白云石、布倫納石、羥基磷灰石、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦，以及磁鐵礦。水除了以羥基形式存在于硅酸鹽中外，研究還在黃鐵礦晶體包裹體中發(fā)現(xiàn)了含鹽和有機(jī)物的液態(tài)碳酸水。樣品中富含非生物成因的有機(jī)物化合物，包括酮類、脂肪胺、羧酸、芳香烴、含氮雜環(huán)化合物，以及15種氨基酸。采集到的氣體主要包括H2、4He、N2和40Ar，另有少量的CH4。未發(fā)現(xiàn)太陽系形成和早期演化過程殘留的富鈣富鋁難熔包體及高溫成因的球粒，卻富含前太陽系顆粒，如納米金剛石和石墨。

太空風(fēng)化特征：樣品顆粒表層由太陽風(fēng)注入形成的平滑層和由微小流星體碰撞加熱融化形成的泡沫層兩部分組成。樣品中的Fe3+普遍被還原為Fe2+，缺少太空風(fēng)化中常見的納米鐵單質(zhì)。

演化歷史：162173 Ryugu母體早期可能為含冰小行星，在太陽系形成后180萬年時，于外太陽系的木星軌道以外形成。放射性元素26Al衰變產(chǎn)生的熱量使得其內(nèi)部溫度升高，水冰融化產(chǎn)生了廣泛的水蝕變。其后，162173 Ryugu母體遭受了大小約為其自身10%的天體撞擊，形成的拋射物質(zhì)逐漸吸積形成了162173 Ryugu。YORP效應(yīng)，即旋轉(zhuǎn)的小行星在溫度差的作用下加速或者減緩自身的轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致162173 Ryugu的旋轉(zhuǎn)周期發(fā)生變化，形成了其獨(dú)特的“頂部形狀”。在約5百萬年前，162173 Ryugu遷移到近地軌道，并在1百萬年前，再次向太陽的軌道偏移。162173 Ryugu表面在短暫地接近太陽的過程中受到太陽的炙烤，并伴隨著微隕石的撞擊而迅速“紅化”。

樣品管理：樣品返回地面后，研究人員在嚴(yán)格污染控制條件下，以非破壞性方式收集樣品。在返回現(xiàn)場對樣品倉內(nèi)部氣體進(jìn)行初步分析后，將樣品送往ESCuC。ESCuC的研究人員在拿到樣品的6個月內(nèi)，對所有返回樣品的整體外觀進(jìn)行研究，并對即將進(jìn)行第一次分發(fā)的樣品開展初步描述和在線編錄（Phase-1）。隨后，JAXA組織了化學(xué)、巖石材料（≥1mm）、砂粒材料、揮發(fā)性成分、固體有機(jī)物和可溶性有機(jī)物6個初步分析團(tuán)隊，在一年內(nèi)對6%（0.3g）的樣品進(jìn)行初步分析。同時，有2%（0.1g）的樣品在JAXA進(jìn)行詳細(xì)描述，1%向公眾開放。在第二階段（Phase-2），4%（0.2g）的樣品被分配給以岡山大學(xué)行星科學(xué)材料研究所和日本海洋科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的高知核心研究所牽頭的2個團(tuán)隊進(jìn)行全面分析。另有2%（0.1g）的樣品被交給國際合作機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究。根據(jù)NASA-JAXA機(jī)構(gòu)間協(xié)議，樣品返回一年后，約10%的樣品被送往NASA進(jìn)行研究。2021年12月起，ASRG（The Astromaterials Science Research Group）在全球范圍內(nèi)征集提案。所有研究者均可通過HAYABUSA 2樣品機(jī)會公告系統(tǒng)（https://jaxa-ryugu-sample-ao.net/）申請15%的公開研究樣品。2022年6月起，ASRG向提案申請成功的各國科學(xué)家和機(jī)構(gòu)發(fā)放樣品。當(dāng)前已完成了3輪樣品發(fā)放，正在進(jìn)行第4輪樣品發(fā)放。第五次樣品申請預(yù)計將于2024年7月開啟。剩余60%的樣品被儲存下來用于未來可能的研究。

探測任務(wù)：OSIRIS-REx

國家：美國

發(fā)射時間：2016年9月8日

任務(wù)目標(biāo)：確定原始富碳小行星的整體性質(zhì)，繪制原始富碳小行星全球性質(zhì)、化學(xué)、礦物分布圖，研究其地質(zhì)和動力學(xué)歷史。

簡介：起源、光譜解釋、資源識別與安全-風(fēng)化層探測器OSIRIS-REx（Origins，Spectral Interpretation，Resource identification，Security-regolith Explorer）是NASA的首個小行星采樣返回任務(wù)。

專訪小行星：101955 Bennu

101955 Bennu

Copyright: NASA

軌道：近地

光譜類型：C

探測歷程：OSIRIS-REx號于2018年12月3日到達(dá)101955 Bennu，2020年10月20日成功采集重約 121.6g樣品，并于2023年9月24日抵達(dá)地球。

科學(xué)工作假說：

假說1：對101955 Bennu表面的遙感觀測已經(jīng)準(zhǔn)確地描述了其礦物、化學(xué)和物理特性。

假說2：101955 Bennu含有前生命有機(jī)化合物。

假說3：101955 Bennu含有不同來源的前太陽物質(zhì)。

假說4：101955 Bennu母體是由原行星盤雪線之外的物質(zhì)吸積形成。

假說5：101955 Bennu母體內(nèi)部的地質(zhì)活動發(fā)生在太陽系早期。

假說6：101955 Bennu母體形成30億年后經(jīng)歷了一次災(zāi)難性的破壞。

假說7：101955 Bennu母體遭受了災(zāi)難性破壞后，產(chǎn)生的物質(zhì)重新堆積而成了其現(xiàn)在的碎石堆結(jié)構(gòu)。

假說8：亞科夫斯基效應(yīng)，即小天體由于各向不均的熱輻射而獲得動能的現(xiàn)象，將101955 Bennu推向太陽穴內(nèi)部，并達(dá)到動力共振，使得其離開主帶，成為一顆穿越類地行星軌道的小行星。

假說9：表面過程貫穿了101955 Bennu的整個演化歷史。

假說10：101955 Bennu表面物質(zhì)的物理、化學(xué)和光譜特性已因暴露在太空環(huán)境中而改變。

假說11：Nightingale采樣點(diǎn)所在的Hokioi隕石坑是最近形成的，含有未風(fēng)化的物質(zhì)。

形狀特征：具有“頂部”形狀的小行星，平均直徑為0.49 ± 0.00016 km。

表面特征：表面幾乎被石塊和巨石覆蓋，缺乏細(xì)粒風(fēng)化層。其表面年齡為1~10億年，離開主小行星帶的時間為1.75±75Ma。

結(jié)構(gòu)特征：體密度僅為1.19±0.013g/cm3，孔隙度約為50%~60%。

采樣情況：OSIRIS-REx帶回了迄今為止返回地球最多的小行星樣品。目前，研究人員已在美國休斯頓約翰遜航天中心（JSC）完成了對少量101955 Bennu樣品的快速分析，獲得了101955 Bennu富含碳和水的證據(jù)。

成分特征：與CM型碳質(zhì)球粒隕石最相似，含有大量的水分，表面存在大量水合層狀硅酸鹽、氧化鐵，表明母體可能發(fā)生過較為強(qiáng)烈的水蝕變。

樣品管理：OSIRIS-REx的樣品艙在猶他州沙漠中著陸后，工作人員首先采集了著陸點(diǎn)的土壤樣本和空氣樣本，并將樣品艙轉(zhuǎn)移至當(dāng)?shù)氐呐R時潔凈室中。研究人員在密封手套箱里對樣品進(jìn)行初步檢查記錄后，將所有樣品送往JSC。樣品返回后最初2周內(nèi)，科學(xué)家們對樣品進(jìn)行了快速分析。樣品返回后的6個月內(nèi)，初步檢查團(tuán)隊將在OSIRIS-Rex潔凈室中對樣品進(jìn)行初步分類和在線編錄。編錄完成后，樣品將向全球開放共各國科學(xué)家或研究機(jī)構(gòu)申請研究。在接下來的2年里OSIRIS-Rex樣品分析團(tuán)隊將繼續(xù)對樣本進(jìn)行詳細(xì)分析。NASA將約0.5%的樣品用于與JAXA交換162173 Ryugu樣品；約4%的樣品將提供給為OSIRIS-Rex任務(wù)提供了OSIRIS-REx激光高度計的加拿大航天局；約25%的樣品將被提供給美國、日本、法國、德國和英國等國科學(xué)家組成的OSIRIS-Rex樣品分析小組進(jìn)行有組織的協(xié)調(diào)分析；至少70%樣品將被保存在JSC，供全世界科學(xué)家進(jìn)一步研究。2024年4月1日，JSC發(fā)布了OSIRIS-REx樣品目錄。研究者可通過OSIRIS-REx樣品管理系統(tǒng)（https://www-curator.jsc.nasa.gov/osirisrex/forms/index.cfm）進(jìn)行申請。美國本土外的國際學(xué)者申請需與OSIRIS-REx樣品管理員聯(lián)系。申請將由太空材料分配審查委員會（Astromaterials Allocation Review Board, AARB）進(jìn)行審查。第一輪申請的截止日期為美國中央時間2024年6月25日17時。2025年起，每年將有兩次開放申請。

小行星防御任務(wù)

探測任務(wù)：DART

國家：美國

發(fā)射時間：2021年11月24

任務(wù)目標(biāo)：雙小行星重定向測試（Double Asteroid Redirection Test，DART）任務(wù)是全球首個小行星軌道偏轉(zhuǎn)任務(wù)，即小行星撞擊與偏轉(zhuǎn)評估計劃的第一部分。該任務(wù)的主要目標(biāo)為自主導(dǎo)航撞擊由65803 Didymos（平均直徑約0.761±0.026km）和Dimorphos（平均直徑約為0.151±0.005km）構(gòu)成的雙小行星系統(tǒng)中的Dimorphos。通過測量撞擊前后Dimorphos旋轉(zhuǎn)周期的改變、撞擊及濺射物對Dimorphos的影響，來驗(yàn)證動能撞擊技術(shù)偏轉(zhuǎn)小行星軌道的可行性。這次任務(wù)是世界上首次進(jìn)行近地天體撞擊防御技術(shù)試驗(yàn)的任務(wù)。

專訪小行星：65803 Didymos，Dimorphos

65803 Didymos（右）和Dimorphos（左）

Copyright: NASA

軌道：近地

光譜類型：S

探測歷程：2021年11月24日，DART探測器前往65803 Didymos-Dimorphos雙小行星系統(tǒng)。2022年9月26日，以6.6 km·s-1的速度撞擊了Dimorphos。這次撞擊產(chǎn)生了質(zhì)量約為Dimorphos質(zhì)量0.3% ~ 0.5%的濺射物，成功使其沿軌道速度分量瞬時減少2.70 ± 0.10 mm·s-1，軌道周期改變了33±1min，遠(yuǎn)超預(yù)計的7min。

進(jìn)行中的任務(wù)

探測任務(wù)：OSIRIS-APEX

國家：美國

發(fā)射時間：2023年10月31日

任務(wù)目標(biāo)：研究S型碎石堆小行星演化的過程，包括與地球相遇過程中，其行星潮汐力對其自旋狀態(tài)、軌道和表面演化的影響，提高對太陽系潮汐過程的理解；確定S型近地小行星的特征，準(zhǔn)確測量其軌道和運(yùn)動狀態(tài)評估，以研究其動力學(xué)演化；通過監(jiān)測99942 Apophis在接近地球期間及之后的情況，評估和降低其對地球的潛在威脅，為行星防御策略的制定提供指導(dǎo)。

專訪小行星：99942 Apophis

99942 Apophis

Copyright: NASA

軌道：近地

光譜類型：S

探測計劃：2023年探測器繼續(xù)圍繞太陽運(yùn)行；2029年近離環(huán)繞探測99942 Apophis

探測任務(wù)：Lucy

國家：美國

發(fā)射時間：2021年11月16日

任務(wù)目標(biāo)：計劃一次詳細(xì)研究8顆不同的小行星，并重點(diǎn)探測木星軌道上的6顆特洛伊小行星。通過研究不同性質(zhì)的特洛伊小行星來探究太陽系及行星系統(tǒng)的形成和演化史，并尋找特洛伊小行星是否存在衛(wèi)星和環(huán)。

專訪小行星：152830 Dinkinesh

152830 Dinkinesh

Copyright: NASA

軌道：主帶

光譜類型：S

特征：直徑約為790m，并具有一顆直徑約為220m的衛(wèi)星。

探測計劃：Lucy號預(yù)計于2025年4月20日飛越C型主帶小行星52246 Donaldjohanson（平均直徑約為3.985±0.013km），2027年8月12日飛越C型特洛小行星3548 Eurybates（平均直徑約為69.3±1.4 km）及其衛(wèi)星Queta（平均直徑約為1.2±0.4 km），2027年9月15日飛越P型特洛伊小行星15094 Polymele（平均直徑約為21.075 ± 0.136 km），2028年4月18日飛越D型特洛伊小行星11351 Leucus（平均直徑約為34.155±0.646 km），2028年11月11日飛越D型特洛伊小行星21900 Orus（平均直徑約為60.5±0.9 km），2033年3月3日飛越P型特洛伊小行星雙星系統(tǒng)617 Patroclus（平均直徑約為140.362±0.868km）和Menoetius（平均直徑約為104km）。

52246 Donaldjohanson

Copyright: NASA

3548 Eurybates

Copyright: NASA

15094 Polymele

Copyright: NASA

21900 Orus

Copyright: NASA

617 Patroclus

Copyright: NASA

探測任務(wù)：Psyche

國家：美國

發(fā)射時間：2023年10月13日

任務(wù)目標(biāo)：16 Psyche是太陽系目前已知最大的，含有大量鐵、鎳和稀有金屬的小行星。本次任務(wù)將針對其成分、形態(tài)、基礎(chǔ)物理與地質(zhì)特征進(jìn)行詳細(xì)研究，探測其磁場的存在情況，并探討固體行星金屬內(nèi)核的形成機(jī)制。這是人類首次對M型小行星進(jìn)行研究。

專訪小行星：16 Psyche

16 Psyche

Copyright: NASA

軌道：主帶

光譜類型：M

探測計劃：2023年10月13日，Psyche探測器在JSC發(fā)射升空，計劃將于2029年8月至2030年5月對16 Psyche進(jìn)行遠(yuǎn)距離環(huán)繞探測。

未來任務(wù)

探測任務(wù)：Hera

組織：ESA

計劃時間：2024年

任務(wù)目標(biāo)：對DART撞擊后的65803 Didymos和Dimorphos的物理性質(zhì)，以及撞擊后造成的撞擊坑的詳細(xì)特征進(jìn)行探測。該任務(wù)將評估超高速小行星撞擊的動量傳遞效率，并精確修正DART試驗(yàn)中的動能撞擊偏轉(zhuǎn)模型。在研究雙星系統(tǒng)的形成演化機(jī)制、早期太陽系的歷史的同時，為未來的小行星撞擊偏轉(zhuǎn)技術(shù)提供重要參考。

專訪小行星：65083 Didymos，Dimorphos

軌道：近地

光譜類型：S

探測計劃：2026年12月至2027年6月詳細(xì)環(huán)繞探測65803 Didymos和Dimorphos。

探測任務(wù)：Destiny+

國家：日本/德國

計劃時間：2024年

任務(wù)目標(biāo)：小行星塵埃粒子的物理性質(zhì)、化學(xué)組成及塵埃噴射機(jī)制的相關(guān)研究。

專訪小行星：3200 Phaethon

軌道：近地

光譜類型：C

探測計劃：預(yù)計2026年前后抵達(dá)3200 Phaethon遠(yuǎn)距離環(huán)繞軌道

探測任務(wù)：天問二號

國家：中國

計劃時間：2025年

任務(wù)目標(biāo)：了解太陽系典型小天體形貌、組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等特征，揭示形成和演化機(jī)理；研究小行星和彗星中的水、有機(jī)物、礦物綜合特征，探索太陽系形成早期的物質(zhì)和生命信息，并研究太陽風(fēng)與小天體的相互作用過程；了解小天體塵埃的空間分布特征和動態(tài)變化。

專訪小行星：469219 Kamo`oalewa

469219 Kamo`oalewa

Copyright: NASA

軌道：近地

光譜類型：未知

特征：直徑約為41m，自轉(zhuǎn)周期約為28min。但表面礦物成分與月球硅酸鹽類似，推測該小行星是一顆起源于月球的表面星。

探測計劃：將樣品送回地球后，天問二號將前往小行星帶，繼續(xù)環(huán)繞探測活躍小行星311 P。

2013年9月10日拍攝的311P（Jewitt et al., 2018, AJ, 155, 231, DOI: 10.3847/1538-3881/aabdee）

探測任務(wù)：小行星防御

國家：中國

計劃時間：2025年

任務(wù)目標(biāo)：研究2019 VL5的形狀、大小、成分和結(jié)構(gòu)，探索其小行星的軌道特征和動力學(xué)演化規(guī)律，揭示撞擊過程中的動量傳遞規(guī)律。

專訪小行星：2019 VL5

2019 VL5

Copyright: NASA

軌道：近地

光譜類型：未知

探測計劃：2025年計劃發(fā)射動能撞擊器，于2026年撞擊小行星2019 VL5

目前已知的小行星探測任務(wù)中，已經(jīng)探訪過以及未來即將探訪的小行星的軌道位置、形狀大小詳如圖2所示。

圖2 順訪（白色）、專訪（粉色）和計劃（綠色）任務(wù)中小行星的軌道位置、形狀及相對大小

更多小行星探測任務(wù)的歷程、科學(xué)目標(biāo)、科學(xué)載荷配置以及主要研究成果以及返回樣品的儲存管理、分配經(jīng)驗(yàn)和返回樣品實(shí)驗(yàn)室初步分析流程參見：魏思佳，何雨旸，劉天宇，楊蔚，林楊挺.小行星探測歷史及啟示.空間科學(xué)學(xué)報，2024, 44(1): 19-50. DOI:10.11728/cjss2024.01.2024-yg02。（點(diǎn)擊左下角“閱讀原文”查看。）

美編：許宏璽

校對：劉淇郡