美国东部时间12月31日下午2:43,当地球上许多人准备迎接新年的时候,7000万英里(1.1亿公里)外的美国国家航空航天局的奥西里斯-雷克斯航天器进行了一次8秒的推进器燃烧,打破了太空探索的记录。宇宙飞船进入小行星班努的轨道,使班努成为有史以来被宇宙飞船环绕的最小物体。

图森亚利桑那大学的Osiris Rex首席研究员但丁·劳雷塔说:“该小组通过完美地执行轨道插入操作,延续了我们长期的成功。”随着导航活动的结束,我们期待着任务的科学绘图和样本选址阶段。”
劳雷塔和他的团队在2018年的最后一天,脚踏实地,但他的思想集中在空间上。”进入班努的轨道是我们团队多年来一直在计划的一项惊人的成就,”劳雷塔说。
奥西里斯·雷克斯以蜗牛的速度在小行星周围缓慢移动,他的第一个轨道标志着人类的一次飞跃。从地球来的宇宙飞船从来没有如此靠近如此小的空间物体——一个几乎没有足够的重力来保持飞行器在一个稳定的轨道上的物体。
现在,宇宙飞船将围绕本努飞行一英里(1.75公里),距离它的中心,比任何其他的宇宙飞船接近它的研究对象。(之前行星体最近的轨道是在2016年5月,当时罗塞塔号宇宙飞船在距离彗星中心67P/Churyumov-Gerasimenko约4英里(7公里)的轨道上运行。)
舒适的距离是将航天器锁定在贝努的必要条件,因为贝努的重力只有地球的500万分之一。航天器计划在2月中旬以每轨道62小时的速度绕着贝努运行。
现在奥西里斯-雷克斯号宇宙飞船离本努更近了,有关小行星的物理细节将跃入更为清晰的焦点,宇宙飞船对这堆原始碎片的巡演将变得越来越详细和集中。
“我们的轨道设计高度依赖于班努的物理特性,如质量和重力场,在我们到达之前我们还不知道,”奥西里斯·雷克斯的飞行动力学系统经理迈克·莫罗说,他是位于马里兰州绿带的美国宇航局戈达德航天飞行中心的基地。
“到目前为止,我们必须在计算机模拟中考虑各种可能的情况,以确保我们能够安全地在离本努如此近的航天器上导航。随着研究小组对小行星了解的更多,我们整合了新的信息来研究最终的轨道设计,”他说。
模拟发挥了关键作用。毕竟,欧西里斯-雷克斯任务是基于复杂的计算机程序设计的,这些程序可以非常准确地预测本努的特性以及航天器的轨道运行情况。
这项勤奋的准备工作使研究小组能够在12月份安全地将车辆驶向本努,并解决一些问题(实际上,本努岩石中保存着古老的水的迹象),并在初步调查中飞越其两极和赤道,这导致了一些意外(本努有许多大石头)。
在12月16日完成了对本努南极的初步调查后,这艘航天器移动到距离小行星31英里(50公里)的安全地带,给导航团队一个重新组合和准备轨道插入的机会。
接下来,洛克希德·马丁公司的工程师们对航天器进行了编程,使其开始返回本努北极上空约9英里(15公里)的位置,以准备在10天的时间内对其推进器进行三次燃烧,从而将航天器送入轨道。
加利福尼亚州西米谷的Kinetx航空公司负责Osiris-Rex机动和轨道设计的Dan Wibben说,尽管Osiris-Rex处在最稳定的轨道上,但Bennu的引力非常微弱,因此要保证航天器的安全,需要偶尔进行调整。
他说:“班努的重力非常小,像太阳辐射和来自班努表面的热压力这样的力变得更为相关,可以推动航天器在其轨道上运行,比绕地球或火星运行时要大得多,因为重力是目前为止最主要的力。”
奥西里斯-雷克斯导航团队将使用“配平”操作,将航天器向一个或另一个方向轻微推进,以纠正其轨道并对抗这些小力量。如果宇宙飞船偏离了本努,或者其他一些问题迫使它进入安全模式,那么它已经被编程为飞离小行星,以避免撞击。
Kinetx首席光学导航工程师欧西里斯•雷克斯(OsirisRex)科拉利•亚当(CoralieAdam)说:“这是一个简单的逻辑:如果出了什么问题,总是朝着太阳燃烧。”亚当说,工程师们可以在飞船漂走的情况下将其导航回轨道,尽管这不太可能发生。

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