近日，美国宇航局研制的奥西里斯-雷克斯探测器，成功登陆“末日小行星”——贝努，实施了一次“一触即走”式采样行动，样本预计在2023 年返回地球。据悉，这是美国首次实施小行星样本采集，受到业界的广泛关注。那么，此次探测有哪些成果？人类探测小行星的意义到底是什么？
从“末日星球”采样
“奥西里斯-雷克斯”是美国宇航局首个小行星采样探测器，它的名字由“起源-光谱判读-资源辨识-安全-表土探测器”英文缩写而来。
奥西里斯-雷克斯探测器示意图
这个计划耗资超过10亿美元的项目，是美国宇航局“新边疆”中级行星科学任务系列之一，目的是研究太阳系早期情况，验证小行星把生命要素带到地球的科学猜想，并为商业性小行星采矿提供概念验证。
贝努小行星位于地球和火星之间，围绕太阳运行，距离地球大约3.34亿公里，直径约500米，形状像巨大橡子，表面凹凸不平，碎石堆积。它是碳型小行星，含有大量碳类矿物，从太阳系诞生以来没有经历过剧烈变化，物质保持比较完整，是太阳系早期的残留物。
奥西里斯-雷克斯探测器拍摄的贝努小行星表面
科学家估计，贝努小行星形成于45亿年前，比太阳系晚1000万年。同时根据轨道测算，贝努在下个世纪有1/2700的概率撞击地球，所以被称为“末日小行星”。
2016年，探测器搭乘宇宙神5火箭发射升空，经历约两年的漫长旅程，进入距离贝努20公里内的区域，此后一直围绕着小行星运行，勘测它的地表和自转情况，并练习靠近飞行。
采样面临很多困难。贝努体积小，着陆要求非常精准，采样区域要求足够大并且相对平坦，还要覆有细颗粒状物质，便于采集。探测器在轨运行了近两年，反复勘察，并且多次近距离飞越观测，来搜寻最佳采样地点。
经过研究，任务团队最终决定在“夜莺”陨石坑着陆。“夜莺”具有较大的科学价值潜力，这片坑地处于小行星的高纬度区域，避免了大昼夜温差，更有可能保留有机物和含水矿物。该坑地有很多深色物质，可能存在有机物。而且“夜莺”陨石坑形成的时间较近，受到宇宙风化作用小，物质保留情况更好。
经过充分准备，任务团队开始实施此次采样行动。探测器以0.3公里/小时的缓慢速度接近小行星，经过3次机动，顺利着陆在预定地点。
随后，探测器伸出机械臂，喷射加压氮气搅动小行星表面，吹起砂砾尘埃，机械臂上的采样头吸走样本，探测器紧接着点火，离开小行星表面。整个任务过程历时约4.5个小时，表面采样仅有5秒。
奥西里斯-雷克斯探测器采集样品
由于相距遥远，无法在地面实时控制，这些复杂的采样操作都是由探测器自主实施。根据科学家估计，探测器掘进贝努粗糙、易碎表面48厘米深，采集了大约400克样本。探测器将在2023年9月回到地球，样品返回容器会在犹他试验与训练场着陆。
意义大且难度高
小行星一般是指围绕太阳运行的，体积较小的岩石或金属天体。绝大多数小行星分布于火星和木星轨道之间的主带区域，质量较小，形状很不规则。
目前对小行星的研究主要聚焦于两个方面。
一方面，小行星具有重要的科学价值，可能蕴含了地球生命和水体起源的重要线索，同时也蕴藏着太阳系形成初期的原始信息。它们如同生命起源以前的“化学工厂”，早在地球形成并出现生命之前，就在制造构成生命的物质。
另一方面，一些小行星的轨道与地球轨道很接近或相交，存在与地球相撞的可能，构成了潜在危险，如何应对这一情况成为关注重点。
小行星采样是开展科学研究的重要手段，但是难度很高，目前只有日本的“隼鸟1号”成功采样并送回地球，也只有美国和日本的探测器在小行星上成功着陆。
2003年，日本发射隼鸟1号探测器，经历近两年的时间抵达丝川小行星，在确认采样点后成功降落小行星表面，收集小颗粒矿石，于2010年返回地球，将样品舱降落预定地点。
隼鸟1号探测器与丝川小行星
这是人类首次小行星采样，其间经历多次意外情况。如“隼鸟1号”向丝川投放重591克的迷你着陆器时，由于引力太小，着陆器最终跌落太空。“隼鸟1号”还发生燃油泄漏，导致姿态翻滚，与地面通信中断1个多月，所幸的是，在科学家的努力下挽救回来了。“隼鸟1号”最终采集到约1500粒岩石样品，其中包含有橄榄石、辉石、斜长石和硫化铁等矿物。
之后在2014年，日本发射“隼鸟2号”抵达小行星“龙宫”，开始了长达1.5年的伴飞探测，顺利完成两次着陆采样。尤其是第二次采样过程中，科学家在3亿公里外控制“隼鸟2号”向龙宫投下撞击器，实施了人类首次可控可测的人工撞击实验，为采集小行星地下岩石样本创造了条件。“隼鸟2号”目前已踏上返程，预计今年12月份返回地球。
“隼鸟2号”抵达小行星“龙宫”
此次美国宇航局实施的小行星采样任务一旦成功，将和日本的“隼鸟1号”和“隼鸟2号”一起载入小行星探索的史册。
贝努年龄超过45亿年，对它的研究可以使科学家洞悉早期的太阳系，包括地球的形成方式，以及生命起源的问题，同时本努可能富含铂和金两种化学元素和水资源，将验证小行星开采的可行性。
走向深空的桥梁
在人类行星科学发现中，很重要的一部分成果是通过对其他世界的点滴探索揭示出来的。比如，好奇号火星车对土壤样本进行检查，证实了火星曾经有液态水，可以帮助生命存续；阿波罗航天员带回的月壤展示月球大约有45亿年历史；星尘号飞船捕获的尘埃中含有氨基酸，证实了彗星可以承载生命的基础。
当前，太空采样返回正在成为太空探索的重点领域和太空技术发展的牵引。
比如我国探月三期的收官之作，“嫦娥五号”计划今年年底发射，执行月球采样返回任务。
“嫦娥五号”示意图
美国的重返月球计划中，将首先发射一系列科技载荷到月球，用于技术验证和为载人登月提供服务，其中涉及若干月球采样分析和资源开发的任务。
欧空局则计划在美国载人登月任务框架下，实施“赫拉克勒斯”任务，探测月球地形，并采集样本带回地球。
采样返回也是未来10年火星探测的重点。对火星研究来说，很多先进的科学设备受体积、质量或功率等限制无法发射至火星轨道和降落到火星表面，机器人还不能完成过于复杂的分析工作。采样返回即使只带回少量样品，科学家也可以利用大量先进精密的仪器开展全面分析，为寻找生命指征、地质组成演化，以及载人登陆等关键科学问题找出更加明确的答案。
这其中，日本宇宙航空研究开发机构的“火星卫星探测任务”将在2023年发射探测器，目标是实现人类首次火星卫星采样返回。美国已经把“2030火星采样返回”任务列为《2013~2022年行星科学10年规划与展望》中最优先的“旗舰任务”，计划于2031年将约600克火星样品返回地球。
采样返回技术帮助人类真正实现了太空探索的互通互联，将以往一去不返的旅程变成对地外星球的友好访问。这项技术的要求极高，难度极大，不仅要求能够准确在目标星球软着陆，还要求能够成功在星球表面获得样品并返回，但随着一项又一项采样任务的成功实施，经验不断积累，将推动太空技术迅速发展，助力人类走出地球，进入更深远的星空。
