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「迷你衛星」2006 RH120可能繞地球運行﹖
2006年由美國國家航空航天局支持的亞利桑那州卡特琳娜巡天項目的天文學家發現了一個奇怪的天體﹐它漂浮在數千顆環繞地球運行的人造衛星的海洋中。經過仔細觀察後研究人員確定該物體不僅僅是另一塊太空垃圾。更確切地說﹐它是一顆天然衛星被臨時拖入了與地球類似的軌道。
這個被命名為2006 RH120的「迷你月」直徑只有幾米。但與實際的月球不同﹐這個宇宙天體是一個短暫的地球伴侶﹐在被逐出地球軌道之前僅繞地球運行了一年。十多年後卡特琳娜巡天計劃的科學家們發現了另一顆迷你月亮(2020 CD3)﹐這顆迷你月亮大約有一輛小型汽車那麼大﹐在2020年3月脫離地月系統的影響之前在地球軌道上漫遊。
由於它們離地球很近﹐這些微小行星有理由進行嚴密的科學研究。但最近一些專家出於不同的原因關注迷你小行星和其他近地小行星﹕「它們有可能成為我們探索宇宙的墊腳石。」「我們還沒有成為行星際物種﹐」麻省理工學院行星科學教家說。迷你艙可能會成為「在你學習人類如何在星際空間運行並最終到達火星時」實現的里程碑。
2016年9月美國國家航空航天局發射了未被審查的OSIRIS-REx航天器﹐執行從具有潛在危險的小行星貝努鳥收集樣本的任務該小行星在2182年撞擊地球的概率為2700分之一。七年後奧西里斯·雷克斯帶著這顆45億年前的小行星的一小部分返回地球。
OSIRIS-ReX任務的成功激勵科學家們計劃下一階段的近地探測。研究人員說﹐一種想法是利用近距離小行星作為火星任務的墊腳石。找回貝努鳥是朝著正確方向邁出的一步﹐但在測試我們向宇宙進一步擴展的技術時可能會有更好的目標。最近貝努鳥距離地球約300000公里﹐並且每隔幾年才會越過地球繞太陽的軌道。因此﹐這項任務耗時7年耗資約11.6億美元。
研究人員說﹐另一方面迷你小行星是最容易從地球上到達的小行星之一。「要去太空中的任何地方﹐你必須改變你的速度﹐」研究人員說。迷你小行星是引力很小的小天體﹐速度變化要求很低﹐即delta-V﹐這意味著將航天器從低地球軌道運送到與小行星的會合點並不需要太多的推進力。
鑒於這些特性迷你月球任務所需的燃料比前往許多其他宇宙天體所需的燃料少。研究表明﹐前往迷你島的旅程往返需要大約100天。們的永久月球離我們大約有三天的路程﹐但美國國家航空航天局的土星五號火箭僅從地面起飛就耗費了770000升煤油和120萬升液態氧。
雖然minimoon任務很有希望﹐但這種策略的缺陷可以追溯到它們短暫的本質﹐這可能會導致在這顆天然衛星退出其繞地球的短期旅程之前難以計劃和執行任務。研究人員說﹕「它們和地球在同一軌道上﹐所以它們就像一隻寵物。」「你養了一段時間的臨時寵物﹐然後它們就離開了。」。
美國國家航空航天局小天體探測首席科學家表示通過對極小行星和其他近地小行星進行探測﹐美國國家航空航天局和其他太空機構可以測試他們的技術在深空中的有效性﹐包括生命支持系統﹑發動機和推進系統。「去火星是一個很大很大的進步﹐」研究人員說。「有很多事情必須發生﹐所以我們為什麼不看看這些位於地月系統和火星之間的近地小行星。」。
這些迷你月之旅還可以幫助致力於不同追求的科學家﹐這種追求對到達火星同樣至關重要﹕採礦找水。水不僅對光合作用至關重要﹐而且對製造額外的火箭燃料也至關重要﹐這種燃料通常是液態氫。這將需要到達火星﹐火星平均距離地球超過2.25億公里。
目前﹐航天器必須從地球攜帶所需的所有水和燃料。液體增加的巨大重量推動了「火箭方程的暴政」﹐該方程指出﹐隨著有效載荷質量的增加掙脫地球引力所需的推進劑數量也必須增加。基本上﹐如果美國國家航空航天局稍微增加航天器的有效載荷質量﹐他們就必須增加更多的燃料才能將其從地面上送上軌道而燃料本身又增加了更多的重量﹐從而形成惡性循環。研究人員說﹐打破這一循環的關鍵是找到一種在太空中補充燃料的方法。
研究人員說﹕「當你去度假時﹐當你坐飛機或開車去任何地方時﹐你不會在整個往返旅程中帶上所有的氧氣﹑食物和所有東西。」「嗯﹐這是同一類型的事情。我們想擺脫從地球上帶走所有東西﹐然後再回來的生活﹐因為那超級昂貴。」好消息是近地小行星可能是太空加油站的理想選擇。越來越多的研究表明﹐許多近地小行星富含礦物質和鎖在岩石中的水。如果可以獲得這些水﹐它可以被分解成氫和氧﹐這兩種都是製造火箭燃料的關鍵元素。
研究人員說﹕「如果你能獲得並利用這些水﹐突然間你就有水喝了﹐有氧氣呼吸了﹐更重要的是﹐你有了火箭燃料。」。
目前﹐美國國家航空航天局的大部分努力都集中在從月球上獲取水﹐但許多商業公司包括卡門+﹑TransAstra和astro forge都將目光投向了小行星上的水和金屬採礦。專家說﹐這些作業尚未啟動﹐主要是由於到達這些漂浮岩石所需的成本和技術。但根據2018年的一項研究﹐minimoon任務可以通過為公司提供一個訓練場來測試「小行星採礦技術在未來商業應用中的可行性」﹐從而幫助簡化運營。
然而﹐迷你艙本身可能不是為航天器提供燃料的最佳選擇﹐因為它們很小﹐表面因「長時間坐在陽光下烹飪」而變干﹐研究人員說。
夏威夷大學的天文學家懷疑許多微型行星不含水﹐因為它們可能是從月球分離出來﹐或者是從主要小行星帶的邊緣被拉進來﹐這兩種情況都表明存在水的可能性很低。然而﹐其他科學家認為這是可能的。研究人員則更為樂觀說建模中存在很多不確定性。「你不看就不知道！」。
迷你小行星體積小﹐運動快﹐難以用現有的地面望遠鏡探測到。然而﹐一種新的望遠鏡可能很快就會改變這種情況。在智利安第斯山脈的高處﹐維拉·c·魯賓天文台的建設已接近完成﹐該天文台將擁有世界上最大的數碼相機。從2025年開始﹐這台被稱為時空遺產調查的相機將在10年內每晚拍攝700張照片﹐以高精度6萬億像素的水平對太陽系進行編目。這種對宇宙的徹底探索將有助於科學家瞭解暗物質和暗能量等神秘物質。根據2020年的一項模擬通過量身定制的方法﹐它還可以幫助天文學家每三個月探測一次迷你月。
2027年另一台名為「近地天體探測器」的美國國家航空航天局儀器將從太空中探測小行星。該探測器將每兩周完成一次對天空的全面掃瞄﹐以確定地球軌道附近潛在危險的小行星和彗星的特徵。雖然這台紅外太空望遠鏡的主要重點是保護人類免受「行星殺手小行星」的襲擊﹐但它有可能在這個過程中發現微小的迷你行星。
專家告訴《科學直播》(Live Science)﹐現在判斷minimoon任務是否將在航天器技術或採礦作業中發揮關鍵作用還為時過早。研究人員說﹐但無論如何﹐研究這些臨時地球夥伴和其他近地小行星都可能為我們太陽系的奧秘提供關鍵線索。許多科學家認為像貝努鳥這樣的近地小行星可能在地球歷史的早期給地球帶來了生命的種子。
對於追蹤太陽系的化學起源和尋找地球生命的成分來說﹐迷你月球是一個很好的去處。但我們以前沒有去過那裡的原因是那裡的數量不多﹐我們現在發現它們。但它們將成為最重要的問題﹐因為我們有新的望遠鏡即將上線。
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