NASA的科学发现、研究开发和月球到火星的探索计划

NASA的科学发现、研究开发和月球到火星的探索计划

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Credit：NASA 2020年，美国国家航空航天局（NASA）在月球到火星探测战略方面取得了重大进展，实现了阿尔忒弥斯（Artemis）计划的任务目标，取得了能够造福于人类的重大科学进步，并恢复了美国本土的载人航天发射能力。与此同时，NASA的专门小组迅速采取了行动，协助国家抗击新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情。 NASA局长吉姆·布里登斯廷（Jim Bridenstine）表示：“NASA在疫情期间表现出的韧性和毅力给全国人民留下了深刻印象。我们与美国商业伙伴一起创造了历史，作出了开创性的发现，推动了科学进步，进一步深化了航空研究和技术研发，甚至还参与了抗击COVID-19疫情的斗争。我们度过了充满挑战的一年，取得了令人难以置信的成就，并为持续的成功开辟了道路。” NASA对美国联邦政府应对COVID-19疫情的援助包括研发AMBUSTat表面净化系统，NASA工程师们在短短37天内研制出VITAL呼吸机，以及用于治疗COVID-19患者的Aerospace Valley正压头盔。 2020年，宇航员自2011年以来首次从美国本土发射至国际空间站，这也是有史以来宇航员首次乘坐美国商用航天器发射升空。2020年是人类持续驻留空间站的第20年，载人“龙”飞船完成飞行后返回美国海岸，使开展更多的载人月球探测关键科学研究成为可能。 NASA推进了阿尔忒弥斯计划下的无人（机器人）和载人探月计划，2021年的第一批两部机器人探测器交付工作正在进行中，任命了阿尔忒弥斯任务宇航员，并明确了阿尔忒弥斯3号（Artemis III）任务的科学优先事项和活动，该任务将于 2024年将首位女性宇航员和下一位男性宇航员送上月球表面。 机器人无人探测和载人探测携手共进，前者将引领更智能、更安全的载人探测任务。NASA于2020年7月发射了火星2020（Mars 2020）“毅力号”（Perseverance）火星车任务，目前距离目的地仅剩不到一半的行程。借助太阳系之眼（Eyes on the Solar System，简称EOTSS）应用程序，可对火星车进行实时跟踪。 NASA与8个伙伴国家签署了《阿尔忒弥斯协定》（Artemis Accords），在巩固太空探索国际合作方面迈出了重要的一步。该协定遵照《外层空间条约》（Outer Space Treaty）和其他国际协议，以建立一套原则用于指导参与NASA探月计划的国家间合作，例如全面、及时、公开发布科学数据。通过承诺遵守《阿尔忒弥斯协定》的原则，NASA及其合作伙伴将帮助确保人类在太空领域享有和平与繁荣的未来。 NASA首次发射的冥王号（Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer，太阳系起源、光谱解析、资源识别、安全保障、小行星风化层探索者，OSIRIS-REx）探测器于2020年10月20日触到了小行星贝努（Bennu），并采集了样本。这些样本将于2023年返回地球。 詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）是NASA即将发射的下一台太空望远镜，在2021年发射升空方面取得了一定进展，发射目标定暂定于2021年10月31日。 在太空发射系统的级间部分可以看到NASA“蠕虫”标志。 图片来源：NASA 从月球到火星 在接下来的十年中，NASA将发送新的科学仪器和技术演示来研究月球，从2024年起将宇航员送至月球表面，此后每年大约进行一次载人登月任务，并将与其商业和国际合作伙伴共同建立可持续的月球探测。2020年，NASA完成的工作包括： 2020年1月初，太空发射系统（SLS）火箭的核心级从位于新奥尔良的NASA米乔德组装厂（Michoud Assembly Facility）被运输至位于密西西比州圣路易斯湾附近的NASA斯坦尼斯航天中心（Stennis Space Center），工程师们在那里进行整体整合测试（Green Run test）。 完成一系列结构测试，以评估SLS火箭的上面级和四个核心级结构，还订购了额外的18台RS-25发动机和火箭助推器，继续为阿尔忒弥斯2号任务和3号任务（Artemis II和III）制造火箭，并为未来SLS发射任务完成了一次助推器的点火测试。 完成对肯尼迪航天中心发射台39B的升级和改装，为进行阿尔忒弥斯任务做好准备。探索地面系统（Exploration Ground Systems）团队还对发射倒计时部分进行了模拟，通过模拟发射为加注过程做好准备，并开始为阿尔忒弥斯1号任务（Artemis I）发射组装火箭。 完成对猎户座（Orion）飞船严格的测试活动，安装了四个太阳能电池阵列机翼，并安装了三个航天器适配器抛弃式整流罩面板，为执行阿尔忒弥斯1号（Artemis I）任务的飞船安装了前舱盖，并为阿尔忒弥斯2号和3号任务（Artemis II和III）制造飞船。 完成一系列着陆器技术研究，为人类着陆系统（HLS）方案征集铺平了道路。NASA自此与三家公司：蓝色起源（Blue Origin Federation），Dynetics和美国太空探索技术公司（SpaceX）建立了合作伙伴关系，以推进其HLS设计工作这三家公司最近都通过了认证基准审查，确定了功能和性能要求。 在月球轨道上开发“门户”（Gateway）的计划实现了以下几个里程碑： NASA授予了诺斯罗普·格鲁曼（Northrop Grumman）公司一份合同，用于建造“居住和后勤基地”（HALO），该基地将成为登月前哨基地的乘员居住舱。作为初始“门户”功能的基础，HALO将与“动力与推进元件”（PPE）一起发射升空。 “门户”发射时，将携带两台太空气象仪器，以帮助未来的载人任务预测空间气象。SpaceX作为第一家获得再补给合同的公司，将负责提供新的实验和其他补给。 NASA与国际合作伙伴就“门户”合作达成了三项预期协议中的两项，并预计将在一个月内完成第三项协议。根据10月敲定的协议，欧洲航天局（ESA）将构建一个大型居住舱、通信系统和加油舱。加拿大航天局（Canadian Space Agency，CSA）于11月签署了协议，将提供先进的机器人技术，包括下一代机械臂Canadarm3和用于有效载荷安装的机械臂接口。 为准备未来的载人探测任务，NASA完成了以下工作： 于2020年1月举办了新一批宇航员毕业典礼，迎接11名新成员加入宇航员团队。2020年12月，几名新宇航员被提名加入阿尔忒弥斯任务，成为18名任务成员中的一员。 通过#BeAnAstronaut项目宣布招募宇航员候选人，吸引了12000多人申请新一代阿尔忒弥斯宇航员。NASA将于2021年下半年选出最合格的候选人。 对空间站上三个不同任务时期的宇航员开展研究，并继续在美国和德国使用地面模拟方法来提供关于隔离和其他情况的数据。 阿尔忒弥斯计划的科学技术进展包括： 作为其商业月球有效载荷服务（CLPS）计划的一部分，NASA为拟定于2021年登陆月球的前两次商业月球交付项目分配了一套有效载荷，并向Masten Space Systems公司、Intuitive Machines公司和AstRobotic太空机器人公司授予了任务订单。 NASA及其合作伙伴研制优化了名为“PRIME-1”的钻机和测水有效载荷，这些工具将搭载在挥发物调查极地探索月球漫游车（Volatiles Investigating Polar Exploration Rover，VIPER）发射并于2022年送往月球。 继较早期的申明之后，NASA发布了关于“月球表面有效载荷和研究调查”（PRISM）的首次召集令，并于2020年12月初收集了反馈。 引入阿尔忒弥斯营地（Artemis Base Camp）概念，该概念要求NASA及其合作伙伴在月球上建立可持续的人类驻留所需的基础设施。 对有人和无人驾驶漫游车概念进行行业投入和推动。 NASA选择了四家公司从月球上收集少量月球月壤，并将其所有权转让给NASA，作为原位资源利用（in-situ resources utilization，ISRU）政府和社会资本合作伙伴关系的早期示范。 NASA概述了当前对月球的投资将如何为将来的探索做准备： 火星2020“毅力号”火星车在一次征文比赛中得名，它将寻找火星上远古生命的迹象并收集样本送回地球。 “毅力号”火星车携有许多关键的仪器和技术，包括一研究宇航服材料的实验，以及一种从二氧化碳中制造氧气的新方法。为在着陆期间采集数据，火星车上安置了专门的传感器，而一种称为“地形相对导航”（TRN）的自动领航技术将帮助火星车于2021年2月安全登陆火星。 火星车上还搭载了智能直升机（Ingenuity Helicopter），这将是首架尝试在另一个星球上进行受控飞行的飞机。 太阳系及更遥远的探测 技术人员正在对詹姆斯·韦伯太空望远镜的一个关键组件：可展开塔式组件（Deployable Tower Assembly）进行检查，该组件可以在太空一次性完全展开。 图片来源：诺斯罗普·格鲁曼 2020年，NASA还为望远镜重新命名了太空图标，通过望远镜帮助确认在月球新区域是否存在水。2020年的亮点包括： 詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）完成了一系列严格的环境测试，包括综合系统测试，地面部分测试以及最终的声学和正弦振动测试。 2020年是哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）在轨运行30周年，并在2020年继续取得突破性发现，例如系外行星“北落师门b”（Fomalhaut b）的消失，以及迄今为止关于一个中型黑洞的最佳证据。 天文学家利用凌星系外行星巡天卫星“苔丝”（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS）和退役的斯皮策太空望远镜（Spitzer Space Telescope）的数据，确认了第一颗围绕白矮星运行的行星。 在通过红外光研究宇宙超过16年之后，NASA斯皮策太空望远镜的任务于2020年1月结束。 科学家首次使用NASA的索菲亚平流层红外天文台（SOFIA），在月球光照面发现了水。 来自退役的开普勒太空望远镜（Kepler Space Telescope）的数据显示，大约一半的类日恒星可能在宜居带拥有岩质行星。 NASA的科学家通过计算机模拟展示了月球和地球曾经如何共享磁场。 广域红外巡天望远镜（Wide Field Infrared Survey Telescope）更名为南希·格雷斯·罗曼太空望远镜（Nancy Grace Roman Space Telescope），该名称来自NASA首位首席天文学家南希·格雷斯·罗曼。它将研究长期以来的天文学谜团，例如宇宙膨胀背后的力量，并搜寻太阳系以外的遥远行星。 来自150个国家和地区的15,000多名参与者参加了于2020年5月举行的太空应用程序COVID-19挑战赛（Space Apps COVID-19 Challenge）。2020年10月，来自世界各地的26,000多名参与者参加了线上太空应用挑战赛。 在太阳物理学方面，NASA与欧洲航天局（ESA）联合发射了太阳轨道飞行器（Solar…

哈勃望远镜确定了奇异的系外行星与遥远的轨道

哈勃望远镜确定了奇异的系外行星与遥远的轨道

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一颗绕着一颗336光年远的双星运行的不太可能的行星，可能会为一个离我们更近的星球提供线索：太阳系中一个被称为第九行星的遥远的假设天体。 这张哈勃太空望远镜的影像显示了11颗木星质量的系外行星HD 106906b的一个可能的轨道（虚线椭圆）。这个遥远的世界与它的宿主恒星相距甚远，这些恒星的灿烂光芒在这里被掩盖，以便可以看到这个星球。这颗行星位于其系统的环绕恒星碎片盘之外，类似于我们自己的柯伊伯带，它由海王星以外的小而冰冷的天体组成。碎片盘本身是不对称且扭曲的，这可能是由于任性行星的引力拖曳所致。图像中的其他光点是背景恒星。 影像来源：NASA, ESA, M. Nguyen(加州大学伯克利分校)，R. De Rosa(欧洲南方天文台)，P. Kalas(加州大学伯克利分校和SETI研究所) 这是天文学家第一次能够测量出一颗巨大的类木星行星的运动，它的运行轨道远离其主星和可见的碎片盘。这个碎片盘类似于海王星以外由小型冰状天体组成的柯伊伯带。在我们自己的太阳系中，被怀疑的第九大行星也会位于柯伊伯带之外的一个类似的奇怪轨道上。尽管对第九大行星的搜寻仍在继续，但这颗系外行星的发现证明了这种奇怪的轨道是可能存在的。 “与我们的太阳系相比，这个系统可能是独一无二的，”该论文的第一作者、加州大学伯克利分校的阮明治（Meiji Nguyen）解释说。“这颗行星与它的主星距离非常遥远，轨道偏置且高度偏离，就像对第九大行星的预测一样。这就引出了一个问题:这些行星是如何形成并演化成现在的样子的。” 这颗气态巨星所在的星系只有1500万年的历史。这表明，我们的第九大行星——如果它确实存在的话——可能在我们拥有46亿年历史的太阳系的演化中很早就形成了。 一个极端的轨道 2013年，在智利阿塔卡马沙漠的拉斯坎帕纳斯天文台，用麦哲伦望远镜发现了一颗名为HD 106906 b的11颗木星质量的系外行星。然而，天文学家对这颗行星的轨道一无所知。这需要一些只有哈勃太空望远镜才能做到的事情：在14年的时间里以非常精确的精度收集流浪行星的运动数据。研究团队使用了哈勃档案馆的数据为这一运动提供了证据。 这颗系外行星与它的一对明亮年轻的主恒星相距极远——超过地球到太阳距离的730倍，或近680亿英里。如此大的距离使得在哈勃观测的如此短的时间内确定15000年的轨道变得非常具有挑战性。鉴于遥远的母恒星的引力很弱，这颗行星沿着它的轨道移动得非常缓慢。 哈勃望远镜团队惊讶地发现，这个遥远的星球有一个细长、非常偏离轨道的极端轨道，位于环绕系外行星双星主恒星的碎片盘之外。碎片盘本身看起来很不寻常，可能是由于这颗任性的行星的引力牵引。 这张图片所示的是一颗名为HD 106906 b的与11颗木星质量相当的系外行星，它围绕着一颗336光年之外的双星，占据了一个不可思议的轨道。它可能会给我们提供一些线索，这些线索可能更接近我们的家园：我们太阳系中一个假设的遥远成员，被称为第九行星。这是天文学家第一次能够测量到一颗巨大的类木行星的运动，这颗行星离它的主恒星和可见的碎片盘非常远。 影像来源：NASA，ESA和M. Kornmesser（ESA /哈勃） 它是如何到达那里的？ 那么，这颗系外行星是如何到达如此遥远且倾斜异常的轨道的呢？普遍的理论是，它是在离恒星更近的地方形成的，大约是地球到太阳距离的三倍。但是在系统气体盘内的拖曳导致了行星的轨道衰减，迫使其向恒星对向内迁移。旋转的双星的引力作用把它踢到一个偏心轨道上，几乎把它扔出了系统，扔进了星际空间的真空中。然后，一颗从系统外经过的恒星稳定了这颗系外行星的轨道，阻止它离开自己的主系统。 2019年，来自智利圣地亚哥欧洲南方天文台的团队成员罗伯特·德罗萨(Robert De Rosa)和加州大学的保罗·卡拉斯(Paul Kalas)利用欧洲航天局的盖亚(Gaia)调查卫星的精确距离和运动测量，确定了可能经过的恒星。 凌乱的碎片盘 在2015年发表的一项研究中，卡拉斯领导的团队发现了这颗失控行星行为的间接证据：该系统的碎片盘是极不对称，而不是一个圆形的“披萨饼”状的物质分布。碎片盘的一侧相对于另一侧被截断，并且它在垂直方向上也受到干扰，而不是像在恒星的另一侧看到的那样局限于狭窄的平面。 “这种想法是，每当行星接近最接近双星时，它就会搅动碎片盘中的物质。”德罗萨解释道。“所以每次行星经过时，它都会截断碎片盘，把它推到一边。在我们知道这颗行星的轨道之前，这一场景已经在类似轨道上的行星的模拟系统中进行了测试。” “这就像你到达了车祸现场，而你正试图重建发生的一切。”卡拉斯解释说。“是经过的恒星扰动了行星，还是行星扰动了碎片盘？是中间的双星首先扰动了行星，然后又扰动了碎片盘吗？还是路过的恒星同时扰乱了行星和碎片盘？这是一项天文学的侦探工作，收集我们需要的证据，为这里发生的事情找到一些可信的故事线索。” 九号行星的代理？ HD 106906 b怪异的轨道在某些方面与导致假想的行星9最终进入我们太阳系外围的原因相似，远远超出了其他行星的轨道，也超出了柯伊伯带。第九大行星可能形成于太阳系内部，并因与木星的相互作用而被逐出太阳系。然而，木星——太阳系中众所周知的重达800磅的大猩猩——很有可能将第九大行星甩出冥王星之外。经过的恒星可能通过推动轨道远离木星和太阳系内部的其他行星而稳定了这颗被毁坏的行星的轨道。 卡拉斯说:“就好像我们自己的行星系统有一台时间机器，可以追溯到46亿年前，看看当我们年轻的太阳系处于动态活动状态，万物被推挤和重新排列的时候会发生什么。” 迄今为止，天文学家仅对第九行星有间接证据。他们在海王星之外发现了一群小型天体，与太阳系的其他天体相比，它们运行的轨道不同寻常。一些天文学家说，这种结构表明，这些物体是在一颗巨大的、看不见的行星的引力作用下聚集在一起的。另一种理论认为，不存在一个巨大的扰动行星，但这种不平衡是由多个小得多的物体共同产生的引力影响造成的。另一种理论是，第九大行星根本不存在，较小星体的聚集可能只是一种统计异常。 韦伯望远镜的目标 科学家们计划利用美国宇航局即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜，获取HD 106906 b的数据，以详细了解这颗行星。“你可能会问：这颗行星周围有自己的碎片系统吗?它是否会在每次靠近主恒星时捕获物质？你可以用韦伯的热红外数据来测量。”德罗萨说。“此外，在帮助了解轨道方面，我认为韦伯将有助于确认我们的结果。” 因为韦伯望远镜对较小的、土星质量的行星很敏感，它可能能够探测到其他从这个和其他内部行星系统中被喷射出来的系外行星。阮解释说：“有了韦伯望远镜，我们就可以开始寻找更老更暗的行星，”韦伯望远镜独特的灵敏度和成像能力将为探测和研究这些非常规行星和星系提供新的可能性。 该团队的发现发表在2020年12月10日的《天文杂志》上。 哈勃太空望远镜是NASA与ESA（欧洲航天局）之间国际合作的项目。位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃的科学操作。 STScI由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运营。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-pins-down-weird-exoplanet-with-far-flung-orbit

哈勃望远镜凝视着宇宙仙境

哈勃望远镜凝视着宇宙仙境

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This large expanse of space captured with the Hubble Space Telescope features the galaxy SDSS J225506.80+005839.9. Unlike many other extravagant galaxies and stunning nebulae imaged by Hubble, this galaxy does not have a short, popular name, and is only known by its long name given in the Sloan Digital Sky Survey, which refers to its coordinates in the sky. This galaxy – visible in the center right portion of the image – and its many wondrous neighboring galaxies lie in the constellation of Pisces (the Fish). This is a post-starburst galaxy, which is a product of galaxies that have merged within the past billion years. This merger event drove gas to the galaxy’s center and created an abundance of new stars, of which the brightest…

来自哈勃的新数据，解释了消失的暗物质

来自哈勃的新数据，解释了消失的暗物质

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2018年，一个国际研究团队使用美国航空航天局（NASA）/欧洲空间局（ESA）的哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope）和其他几个天文台的数据，首次发现了一个缺失大部分暗物质的星系。这个星系位于银河系的邻居鲸鱼座（Cetus）之中，名为NGC1052-DF2，距离我们4500万光年。 NGC 1052-DF2星系的这一奇怪发现，令天文学家倍感意外，因为依据现有的理解，暗物质是当前星系形成和演化模型中的关键组成部分。实际上，如果没有暗物质的存在，原初气团将缺乏足够的引力来开始它的塌陷过程，也就无法并形成新的星系。 在此一年之后，研究人员又发现了另一个缺失暗物质的星系，NGC 1052-DF4星系，这进一步引发了天文学家关于这些天体性质的激烈争论。 来自NASA / ESA哈勃空间望远镜的新数据，为NGC 1052-DF4星系的潮汐破坏提供了进一步的证据，这一结论解释了此前的奇怪发现，即该星系缺失了它的大部分暗物质。通过研究星系发出的光和球状星团的分布，天文学家得出结论：来自邻近星系NGC 1035的引力将NGC 1052-DF4的暗物质剥离了出去，而这一强大的引力作用现在正在逐渐拆解NGC 1052-DF4星系。上面的图像是根据构成数字巡天第二阶段（Digitized Sky Survey 2）的图像创建的，显示了NGC 1052-DF4周围的天空。 图片来源：ESA /哈勃、NASA、数字巡天第二阶段 致谢：戴维德·马丁（Davide de Martin） 现在，研究人员用哈勃的新数据来解释为什么NGC 1052-DF4中会缺失大部分暗物质。澳大利亚新南威尔士大学（University of New South Wales）的米雷亚·蒙特斯（Mireia Montes）带领的一个国际天文学家团队，使用深光学成像技术研究了这个星系，他们发现，潮汐破坏（tidal disruption）的影响可以解释缺失的暗物质。邻近的大型星系NGC 1035的引力正在将NGC 1052-DF4裂解开来，在此过程中，暗物质被去除了，而恒星在随后的阶段中感受到的则是与另一个星系相互作用的影响。 直到现在，天文学家也很难发现暗物质以这种方式被去除掉，因为只有使用能够揭示极微弱特征的极深图像，才能观察到这种情况。“我们以两种方式使用到了哈勃望远镜，发现NGC 1052-DF4正在发生某种相互作用，”蒙特斯解释说，“这两种方式分别是研究星系的光和球状星团的分布。” 上面的图像展示了NGC 1052-DF4星系周围的区域，由西班牙特内里费岛泰德天文台（Teide Observatory）的IAC80望远镜所拍摄，图像突出显示了视野中的主要星系，包括NGC 1052-DF4（位于图像的中心）及其相邻的NGC 1035（位于图像左侧中部）。 图片来源：米雷亚·蒙特斯等人 由于哈勃望远镜具有很高的分辨率，天文学家可以从所得数据中识别出星系的球状星团。通过进一步研究西班牙加那利群岛上口径长达10.4米的加那利大型望远镜（Gran Telescopio Canarias，GTC）和IAC80望远镜的数据，研究人员对哈勃的观测结果做出了相应的补充。 “仅仅花费大量的时间在数据观察上是远远不够的，仔细地处理数据才是至关重要的，”西班牙加那利天体物理研究所（Instituto de Astrofísica de Canarias）的团队成员劳尔·因凡特-塞恩斯（Raúl Infante-Sainz）解释说，“因此重要的是，我们要使用的不只是一台望远镜或仪器，而是多个地基和太空中的观测仪器来进行这项研究。利用哈勃望远镜的高分辨率，我们可以识别出球状星团，然后利用加那利大型望远镜的光度测量，我们可以得到星系的物理特性。” 科学家认为，球状星团是在剧烈的恒星形成过程中形成的，多个恒星的形成则进一步塑造了星系。这些星团因恒星紧密地聚集在一起而产生了易于观察的边界和光度，因此可以很好地说明它们所在星系的性质。通过研究和表征NGC 1052-DF4星系中星团的空间分布，天文学家可以深入地了解星系本身的当前状态，而这些星团的直线形排列表明，它们正在从宿主星系中被“剥离”，这支持了潮汐破坏事件正在发生的结论。 通过研究星系的光，天文学家也捕捉到了潮汐尾（tidal tails）的证据，它们是由远离NGC 1052-DF4的物质形成的，这进一步支持了以下结论：这是一个潮汐破坏事件。进一步的分析得出的结论是，星系的中心部分未受影响，星系中仅有7%的恒星质量处于潮汐尾中。这意味着一开始的时候，暗物质被优先从星系中剥离出来，因为暗物质的密度比恒星低，而现在，星系外围的行星部分也开始被逐渐剥离。 “这为我们提供了一个很好的指示：虽说星系中的暗物质已经从系统中蒸发掉了，但恒星才刚刚开始受到潮汐破坏的影响，”西班牙西班牙加那利天体物理研究所的成员伊格纳西奥·特鲁希略（Ignacio Trujillo）解释说，“随着时间的推移，NGC 102-DF4将被围绕NGC 1035的大型系统拆解吞噬，至少会有其中的一些恒星在深空中自由地漂荡。” 作为对于星系缺失暗物质的原因解释，支持潮汐破坏机制的证据发现不仅解决了一项天文学难题，也让天文学家们松了一口气，因为如果没有它，科学家或许就不得不修订我们对引力定律的理解。 蒙特斯补充说：“这项发现，让有关星系如何形成和演化的现有知识，与最有利的宇宙学模型达成了一致。” 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/new-hubble-data-explains-missing-dark-matter

黑洞的尘埃环可能投射出星系中心的阴影

黑洞的尘埃环可能投射出星系中心的阴影

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我们天空中一些最令人惊叹的景象出现在日落时分，阳光穿透云层，形成了由云层的阴影和大气散射的光束形成的明暗混合光线。 研究邻近星系IC 5063的天文学家们被美国宇航局哈勃太空望远镜拍摄的图像所吸引。在这种情况下，从活跃星系耀眼的中心可以看到一束狭窄的明亮光线和阴影。 这张哈勃太空望远镜拍摄的附近活动星系IC 5063的中心图像显示，明亮的光线和来自炽热核心的阴影混合在一起，炽热核心是一个超大质量黑洞的所在地。天文学家认为，围绕黑洞的一圈尘埃物质可能正在将黑洞的阴影投射到太空中。根据他们的设想，这种光和影的相互作用可能会发生在巨黑洞爆炸的光撞击深埋在核心中的尘埃环的时候。光线穿过尘埃环上的缝隙，形成明亮的锥形射线。然而，圆盘上密集的斑块阻挡了一些光线，在星系中投射出长长的阴影。这种现象类似于太阳下山时阳光穿透地球上的云层，形成明亮的光线和被大气散射的光线形成的阴影。然而，IC 5063中出现的明亮光线和黑暗阴影的范围要大得多，至少跨越了36000光年。IC 5063距离地球1.56亿光年。这些观测是在2019年3月7日和11月25日由哈勃的广角照相机3号和高级巡天照相机拍摄的。 影像来源：NASA, ESA, and W.P. Maksym (CfA) 由位于马萨诸塞州剑桥的哈佛和史密森天体物理中心(CfA)的彼得·马克西姆领导的一组天文学家，已经追踪到了星系的核心，那里有一个活跃的超大质量黑洞。黑洞是一种致密的空间区域，在重力的强力作用下吞噬光和物质。这个巨大的物体疯狂地以流入的物质为食，从它附近的过热气体中产生强大的光喷。 尽管研究人员已经为这一现象发展出了几个看似合理的理论，但最有趣的想法是，黑洞周围由尘埃物质组成的内管状环状物正在向太空投射它的阴影。 根据马克西姆的设想，黑洞周围的尘埃环并不能阻挡所有的光线。圆盘上的缝隙允许光线射出，创造出明亮的锥形射线，类似于有时在日落时看到的手指状光。然而，IC 5063的光线发生的范围要大得多，至少穿越了36000光年。 一些光线照射到环的密集区域，将尘埃环的阴影投射到太空中。这些阴影看起来像深色的手指形状，夹杂着明亮的光线。这些光束和阴影是可见的，因为黑洞和它的尘埃环相对于星系平面倾斜。这种排列方式使得光束可以延伸到星系外很远的地方。 这种光和影的相互作用提供了一种独特的视角来观察环绕在黑洞周围的物质分布。在某些区域，这些物质可能像分散的云。如果这种解释是正确的，观测结果可能会间接探测到圆盘的斑驳结构。 “我最兴奋的是环面阴影的想法，因为这是一个很酷的效果，我认为我们以前在图像中从未见过，尽管它是假设的。”马克西姆说。“从科学上讲，它向我们展示了很难直接看到的东西（通常是不可能的）。我们知道这种现象应该发生，但是在这种情况下，我们可以看到整个星系的效果。了解更多关于尘埃环面的几何知识，将对试图理解超大质量黑洞及其环境的行为产生影响。随着星系的演化，它的中心黑洞会塑造它。” 研究尘埃环面是很重要的，因为它向黑洞输送物质。如果“阴影”的解释是准确的，暗射线提供了间接证据，IC 5063的圆盘可能非常薄，这就解释了为什么光会泄漏到整个结构。 美国宇航局钱德拉X射线天文台对类似黑洞的观测发现，X射线从尘埃环面的黑洞中泄漏出来，使该结构看起来像瑞士奶酪。“圆盘受到内力的扭曲可能会产生孔洞，导致其翘曲。”马克西姆补充说，“这种扭曲可能会造成足够大的空隙，让一些光线穿透，当尘埃环面旋转时，光束可以像灯塔光束穿透雾一样横扫整个星系。” 业余天文学家的意外发现 尽管天文学家已经研究该星系几十年了，但这个惊人的发现还是由一位非科学家做出的。2019年12月，加州莫德斯托的艺术家、业余天文学家朱迪·施密特(Judy Schmidt)在对哈勃望远镜曝光的银河系进行再加工时，发现了黑暗阴影。施密特经常从哈勃档案中挑选有趣的观察资料，她可以把这些资料变成美丽的图像。她在Twitter上与许多追随者分享这些照片，其中包括马克西姆等天文学家。 施密特之所以从档案中选择哈勃望远镜观测到的IC 5063，是因为她对具有活动核的星系很感兴趣。锥状阴影在最初的曝光中并不明显，因此她在重新处理后的图像中看到这些阴影时感到惊讶。“我不知道它们在那里，甚至在我处理完之后，我一直眨着眼睛怀疑自己是否看到了我以为自己看到的东西”她说。 她立即在推特上发布了自己的照片。“这是我以前从未见过的东西，尽管我强烈怀疑它们是阴影射线或‘黄昏射线’(彼得给它们起的名字)，但很容易让人的想象和一厢情愿的想法失控，”她解释说。“我想如果我错了，有人会来找我。” 这张照片在她的天文学家粉丝们的推特上引起了热烈的讨论，其中包括马克西姆，他对射线的起源争论不休。马克西姆已经在分析哈勃拍摄的星系黑洞喷流的图像。所以他带头研究射线并写了一篇科学论文。他的研究基于哈勃望远镜的3号广角相机和高级测量相机在2019年3月和11月进行的近红外观测。红光和近红外光穿透这个布满尘埃的星系，揭示了可能被尘埃包裹的细节。 如果没有哈勃望远镜敏锐的视觉，这一发现是不可能的。该星系也相对较近，距离地球只有1.56亿光年。“地面望远镜拍摄的旧照片可能显示了这种结构的迹象，但星系本身是如此混乱，你永远猜不到没有哈勃望远镜会发生什么。”马克西姆解释说，“哈勃望远镜有清晰的图像，对微弱的物体很敏感，并且有足够大的视野来拍摄整个星系。” 马克西姆希望继续他对银河系的研究，以确定他的设想是否正确。“我们希望继续调查，如果其他科学家也试图通过新的观察和建模来验证我们的结论，那就太棒了。”他说，“这个项目需要新的数据，因为它提出的问题比它解决的问题要多。” 研究小组的研究结果发表在《天体物理学快报》上。 哈勃太空望远镜是NASA与ESA（欧洲航天局）之间国际合作的项目。位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃望远镜的科学运作。 STScI由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运营。 来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/black-holes-dust-ring-may-be-casting-shadows-from-heart-of-a-galaxy

哈勃望远镜拍摄到了宇宙肉桂面包

哈勃望远镜拍摄到了宇宙肉桂面包

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Observed with the NASA/ESA Hubble Space Telescope, the faint galaxy featured in this image is known as UGC 12588. Unlike many spiral galaxies, UGC 12588 displays neither a bar of stars across its center nor the classic prominent spiral arm pattern. Instead, to a viewer, its circular, white and mostly unstructured center makes this galaxy more reminiscent of a cinnamon bun than a megastructure of stars and gas in space. Lying in the constellation of Andromeda in the Northern Hemisphere, this galaxy is classified as a spiral galaxy. Unlike the classic image of a spiral galaxy, however, the huge arms of stars and gas in UGC 12588 are very faint, undistinguished, and tightly wound around its center. The clearest view of the spiral arms comes…

哈勃望远镜通过宇宙透镜观测星系

哈勃望远镜通过宇宙透镜观测星系

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This NASA/ESA Hubble Space Telescope image features the galaxy LRG-3-817, also known as SDSS J090122.37+181432.3. The galaxy, its image distorted by the effects of gravitational lensing, appears as a long arc to the left of the central galaxy cluster. Gravitational lensing occurs when a large distribution of matter, such as a galaxy cluster, sits between Earth and a distant light source. As space is warped by massive objects, the light from the distant object bends as it travels to us and we see a distorted image of it. This effect was first predicted by Einstein’s general theory of relativity. Strong gravitational lenses provide an opportunity for studying properties of distant galaxies, since Hubble can resolve details within the multiple arcs that are one of the…

NASA科学家在土卫六大气层中发现 “奇怪”的碳基分子

NASA科学家在土卫六大气层中发现 “奇怪”的碳基分子

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横幅图片：土卫六的这些红外图像代表了关于这颗冰冷卫星表面最清晰的全球视野。这些图像是由美国国家航空航天局（NASA）“卡西尼”号（Cassini）所搭载的视觉和红外成像光谱仪（VIMS）采集的13年的数据形成。 来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工学院（JPL-Caltech）/南特大学（University of Nantes）/亚利桑那大学（University of Arizona）。 NASA的科学家在土卫六泰坦（Titan）的大气层中发现了一种从未在其他星球大气层中发现的分子。事实上，许多化学家几乎没有听说过，也不知道如何拼写这种分子：环丙烯亚基（cyclopropenylidene）或C3H2。科学家们表示，这种简单的碳基分子可能是更复杂化合物的前体，这些化合物可以在土卫六上形成或供养潜在的生命。 2005年1月14日，欧洲航天局（ESA）的惠更斯号（Huygens）探测器在成功降落到土卫六表面时传回了这张图像。该彩色图像经过处理，添加了反射光谱数据，以便更好地显示土卫六表面的实际颜色。 来源:NASA/喷气推进实验室（JPL）/ESA/亚利桑那大学 研究人员通过位于智利北部的大型射电望远镜阵，阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）发现了C3H2。他们在对望远镜收集到的独特的光信号光谱进行筛选时注意到了由碳和氢构成的C3H2。C3H2分子通过释放或吸收的能量，揭示了土卫六大气的化学成分。 NASA戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）的行星科学家康纳·尼克松（Conor Nixon）表示：“当我意识到自己看到的是环丙烯亚基时，我最先想到的是，‘嗯，这真是太出乎意料了。’”。尼克松团队的研究发现刊载于10月15日发布的《天文学杂志》（Astronomical Journal）月刊上。 尽管科学家们已经在星际空间发现了C3H2，但在大气层中发现它的确有些出乎意料。这是由于环丙烯亚基很容易与其接触到的其他分子反应，形成其他不同的化合物。迄今为止，天文学家仅在飘浮于恒星系统间的气体尘埃云中发现了C3H2。换言之，发现C3H2之处都是一些非常寒冷、非常分散，无法促进化学反应发生的区域。 但是像土卫六这样稠密的大气层可以为潜在的化学反应提供有利条件，这是科学家们对这颗卫星感兴趣的一个主要原因，而土卫六也是NASA即将到来的“蜻蜓”（Dragonfly）任务的目的地。尼克松的研究团队之所以能够在土卫六上识别出少量的C3H2，可能是由于他们观测的是土卫六大气层的上层，那里能够与C3H2发生相互作用的其他气体较少。科学家们目前尚不清楚为什么环丙烯亚基会出现在土卫六的大气层中，而不是在其他星球的大气层中。尼克松表示：“土卫六在太阳系中是独一无二的，毫无疑问，它的确是新分子的宝库。” 土卫六是土星目前已知的62颗卫星中最大的一颗，它是一个有趣的星球。从某些方面而言，土卫六是迄今为止发现的与地球最相似的一颗星球。不像太阳系里的其他200多颗卫星，土卫六的大气层密度是地球的4倍，还存在云层、雨水、湖泊和河流，甚至还有地下咸水海洋。 土卫六的大气主要由氮和少量甲烷组成。当甲烷和氮分子分解，其组成原子释放，形成了一个复杂的有机化学网络，这引起了科学家们的重视。同时，也使这颗卫星被列为NASA关于探索太阳系中过去和现在的生命迹象的重要探索目标。 NASA 喷气推进实验室的高级研究科学家，土卫六专家罗莎莉·洛普斯（Rosaly Lopes）表示：“我们正试图弄清楚土卫六是否适宜居住。因此，我们想知道土卫六大气中有什么化合物到达了地表。然后，这些物质是否能穿过冰层到达地表之下的海洋。因为我们认为海洋拥有适宜生命存在的条件。” 那些可能存在于土卫六表面的分子类型可能与地球上形成生命基石的分子类型相同。科学家们猜测，在38亿至25亿年前，早期地球的空气中充满了甲烷而非氧气。当时的情况可能与土卫六现在的情况相似。 NASA戈达德太空飞行中心的天体生物学家梅丽莎·特雷纳（Melissa Trainer）表示：“我们把土卫六看作是一个真实的实验室，在这里我们可以看到和远古地球在孕育生命时所进行的类似的化学反应。”特雷纳是蜻蜓号任务的副首席研究员，也是蜻蜓号旋翼飞行器上用于分析土卫六表面成分的仪器的负责人。 特雷纳表示：“我们将寻找比C3H2更大的分子。但我们需要知道大气中发生了什么，以便了解导致复杂有机分子形成并掉落到星球表面的化学反应。” NASA的蜻蜓号任务旨在探索土卫六的化学成分和宜居性。 来源：NASA戈达德太空飞行中心/约翰霍普金斯大学应用物理实验室(Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory 迄今为止，环丙烯亚基是除了苯之外，在土卫六的大气层中发现的唯一一种环状或闭环分子。虽然C3H2目前还未被用于现代生物反应，但像这样的闭环分子非常重要，因为它们构成了DNA碱基和RNA碱基的骨架环。DNA的复杂化学结构承载着生命的遗传密码，而RNA是关乎生命体功能的另一种关键化合物。与尼克松共同发现C3H2的天体生物学家亚历山大·泰伦（Alexander Thelen）表示：“闭环分子的环状特性使构建这些具有重要生物学意义的分子成为可能。” 泰伦和尼克松等科学家正在使用高灵敏度的大型地面望远镜寻找土卫六大气中与生命相关的最简单的碳分子。在此之前，苯（C6H6）被认为是在任何行星大气层中发现的复杂环状烃分子的最小单位。但如今，这个地位似乎已被C3H2所取代。 2016年，尼克松的研究团队利用ALMA大型射电望远镜阵观测土卫六。他们惊奇地发现了一种奇怪的化学指纹，尼克松通过搜索所有已知分子光谱特征的数据库，将其确定为环丙烯亚基。 迄今为止，环丙烯亚基只在气体云和尘埃分子云中被探测到，比如金牛座的恒星摇篮，位于400光年之外的金牛座分子云（Taurus Molecular Cloud）。最近，NASA戈达德太空飞行中心的科学家康纳·尼克松和其团队在土卫六的大气中发现了这种独特的分子。这是首次在分子云之外的地方探测到环丙烯亚基。环丙烯亚基是除苯之外唯一在土卫六上被探测到的闭环分子。闭环分子很重要，因为它们构成了DNA碱基和RNA碱基的骨架环。DNA的复杂化学结构承载着生命的遗传密码，而RNA是关乎生命体功能的另一种关键化合物。 来源：康纳·尼克松/NASA戈达德太空飞行中心 为了再次确认研究人员的确看到了这种不寻常的化合物，尼克松仔细研究了通过对NASA卡西尼号探测器在2004至2017年间对土卫六进行的127次近距离飞越获得的数据进行分析后发表的研究论文。他想看看卡西尼号上的探测仪器是否能证实他的新研究成果。这台被称为质谱仪（mass spectrometer）的仪器捕捉到土卫六上许多神秘分子的迹象，科学家们仍在试图识别这些分子。事实上，卡西尼号已经发现了环丙烯亚基分子的带电形式，即C3H3+的存在证据。 鉴于这是一个罕见的发现，科学家们正试图对环丙烯亚基进行进一步研究，了解它如何与土卫六大气中的气体相互作用。 JPL的行星科学家迈克尔·马拉斯卡（Michael Malaska）表示：“环丙烯亚基是一种非常奇怪的小分子，它不是你在高中化学甚至本科化学中学到的那样。在地球上，你是不会遇到这种情况的。”马拉斯卡曾在制药行业工作，对土卫六产生兴趣后改行对其进行研究。 不过，马拉斯卡表示，找到像C3H2这样的分子对于了解土卫六的全貌至关重要：“你所发现的每一小块碎片和一小部分都有助于将土卫六上发生的所有事情组合在一起。” 来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasa-scientists-discover-a-weird-molecule-in-titan-s-atmosphere/

哈勃望远镜启动了对附近恒星的大型紫外线探测

哈勃望远镜启动了对附近恒星的大型紫外线探测

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如果没有恒星，宇宙将是一个非常无聊的地方。如果没有它们，宇宙将仍然是一个来自大爆炸的氢和氦的弥散等离子体。 作为宇宙的基本组成部分，恒星核聚变炉锻造出新的重元素，丰富它们的母体星系。来自恒星的辐射能可能在最适宜的行星上孕育生命，就像在地球上一样。 为了更好地了解恒星和恒星演化，位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所(STScI)与美国宇航局的哈勃太空望远镜启动了一项雄心勃勃的新计划，名为ULLYSES(UV Legacy Library of Young star，作为基本标准的年轻恒星紫外线遗产库)。 这是大麦哲伦星云（LMC）的地面望远镜照片，该星云是我们银河系的卫星星系。该星系是美国宇航局哈勃太空望远镜ULLYSES(作为基本标准的年轻恒星紫外线遗产库)新计划的几个选定目标之一。该计划正在研究300多颗恒星，以建立一个紫外线目录，以捕捉从年轻到年老的各种恒星。LMC包含了炽热、大质量、蓝色的恒星，类似于早期星系的原始组成，因此天文学家可以了解到数十亿年前它们的外流可能是如何影响了早期星系的演化。目标恒星来自于哈勃历史观测(黄圈)和ULLYSES计划下的新观测(蓝圈)。 影像来源：Credits: NASA, ESA, J. Roman-Duval (STScI), ULLYSES program, and R. Gendler 就哈勃望远镜投入的时间而言，ULLYSES是哈勃有史以来最大的观测计划，超过300颗星星将被包括在内。来自目标恒星的紫外线（UV）被用来生成一个光谱指纹库，包括来自银河系八个恒星形成区域的年轻低质量恒星，以及包括麦哲伦星云在内的几个附近矮星系中完全成熟的大质量恒星。 “ ULLYSES的主要目标之一是形成一个完整的参考样本，该样本可用于创建捕获星体多样性的光谱库，从而确保获得适用于各种天体物理主题的遗留数据集。”STScI的项目负责人Julia Roman-Duval说。 STScI正在向天文界发布第一套ULLYSES观测结果。这些早期的目标是附近几个矮星系中炽热的、大质量的蓝色恒星。 哈勃望远镜位于地球大气层之上，大气层在到达地面的望远镜之前会过滤掉大部分的紫外线辐射。哈勃望远镜对紫外线的灵敏度使它成为唯一能完成这项任务的观测站，年轻的恒星在断断续续地生长的过程中，在吸入气体和尘埃的同时，它们的能量会在紫外线中大量释放。 该计划的目的是让天文学家更好地了解恒星的诞生，以及恒星的诞生与行星、星系的形成和演化等一切事物之间的关系。天文学家想知道年轻的小质量恒星恒星如何影响围绕它们形成的行星的演化和组成。强烈的紫外线辐射将分子分开，穿透行星形成的星盘，影响它们的化学性质，并影响星盘存活的时间。这对行星的可居住性、大气逃逸和化学有直接影响。罗曼-杜瓦尔说:“这一独特的遗产库使横跨许多领域的天体物理学研究成为可能。” 这是小麦哲伦星云(SMC)的地面望远镜照片，它是我们银河系的一个卫星星系。该星系是哈勃ULLYSES项目的几个目标之一，该项目正在观察300多颗恒星，以建立一个紫外线目录，以捕捉从年轻到年老的各种恒星。目标恒星来自于哈勃历史观测(黄色圆圈)和新观测(蓝色圆圈)。 影像来源：NASA, ESA, J. Roman-Duval (STScI), ULLYSES program, and S. Guisard 此外，从比我们的太阳还要大得多的完全成熟的恒星中喷出的大量热气体，以惊人的方式塑造了它们的环境。通过将重元素丰度较低(类似于早期星系的原始组成)的附近星系中的大质量恒星作为目标，天文学家可以了解到数十亿年前它们的外流物质可能是如何影响了早期星系的演化。 这些观测的设计和目标是与天文界合作选择的，这使得来自世界各地的研究人员能够帮助开发最终的项目，并有机会组织其他空间和地面望远镜对不同波长的光的协调观测。 STScI的科技人员正在设计专门与数据库和网络接口开发相关的软件，以确保天文界广泛访问图书馆。目前正在开发用于高级科学产品和光谱分析的工具。所有的数据都存储在STScI的Mikulski太空望远镜档案(MAST)中。 为了更好地了解恒星的演化过程，哈勃启动了一项名为ULLYSES(作为基本标准的年轻恒星紫外线遗产库)的新计划。这是NASA哈勃太空望远镜进行的最大的观测项目，该望远镜将用来观测300多颗恒星。来自目标恒星的紫外线(UV)将被用来产生一个光谱指纹库，其中包括来自银河系八个恒星形成区域的年轻低质量恒星，以及包括麦哲伦星云在内的几个附近矮星系中完全成熟的大质量恒星。 视频来源：NASA’s Goddard Space Flight Center ULLYSES计划为未来奠定了基础，创建了一个全面的数据库，供天文学家用于未来数十年的研究。NASA即将发布的詹姆斯韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)的红外线观测资料也将为这一恒星形成过程提供补充。哈勃和韦伯共同努力，将提供恒星和宇宙恒星形成历史的整体视图。 哈勃太空望远镜是NASA与ESA（欧洲航天局）之间国际合作的项目。位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。 位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）进行了哈勃科学操作。STScI由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运营。 来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-launches-large-ultraviolet-light-survey-of-nearby-stars

贝努的样本泄露到太空中？冥王号已成功完成样

贝努的样本泄露到太空中？冥王号已成功完成样

ByNASA中文

这张动图含有3幅图像，由NASA的冥王号上的采样相机（SamCam）在2020年10月22日所拍摄，展示了冥王号的采样器中满是从小行星贝努表面收集来的岩石和尘埃。从这张动图中我们还能看到，有一部分小行星样品正缓慢地从采样器溢出到太空中。冥王号团队的分析表明，采样器的聚酯薄膜封口被楔出了一个开口，内部的少量样品正通过开口处的小间隙泄漏到太空中。聚酯薄膜封口（图中环状内侧左边的黑色凸起部位）的作用是将收集的样品材料封在采样器内部，而图中未密封的区域似乎是由某些采样时没能完全穿过封口的较大岩石引起的。根据已有的图像，研究团队怀疑采样器内部装有大量小行星样品，并且正在尽快采取行动对这些样品进行存储。 图片来源：NASA 10月20日星期二（本文中时间均为美国东部时间），美国航空航天局（NASA）的冥王号（Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer，太阳系起源、光谱解析、资源识别、安全保障、小行星风化层探索者，缩写OSIRIS-REx）触到了小行星贝努（Bennu），在此两天后，任务团队收到的图像表明，冥王号收集到的样品量远远超越了任务的要求：2盎司（60克）的小行星表面物质。 样品收集器的头部移动着通过几个不同的位置时，冥王号对其进行了拍照。在查看这些图像时，冥王号的任务团队注意到采样器头部似乎被小行星颗粒挤得满满的，而且其中一些颗粒好像正在缓慢地从样品收集器中溢出，所用的是即取即走式样品采集方法（Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism，TAGSAM）。研究团队怀疑，采样器的盖子（一种聚酯薄膜封口）被较大的岩石样品楔开了一个口子，样品材料的碎片正在通过开口处的小缝隙漏入太空。 “贝努出色的科学奥秘持续给我们带来惊喜，当然也抛来了一些意料之外的问题，”NASA位于华盛顿总部的科学副主任托马斯·齐布亨（Thomas Zurbuchen）说，“虽说我们可能需要尽快地采取行动来存储这些样品，但其实这也并不算是一个负面的问题。我们很高兴能看到收集上来了超乎想象的丰富样品，在这个历史性时刻之后的数十年间，它都将为科学研究带来灵感。” 在样品收集事件后，冥王号的研究团队比较了10月22日TAGSAM头部的图像与空采样器的头部，认为它已经收集到了足够多的样品，并且决定尽快安排对这些样品进行存储。 冥王号成功接触小行星贝努表面。 视频来源：NASA戈达德航天飞行中心 图像还显示，冥王号和TAGSAM仪器的任何移动都可能导致样品的进一步损失。为了尽可能保留采样器中剩余的样品材料，任务团队决定放弃原定于10月24日星期六进行的样品质量测量任务，并取消了原定于10月23日进行的制动点火，以最大程度地降低冥王号的运行加速度。 从10月24日开始，冥王号任务团队专注于将样品存放在样品返回舱（Sample Return Capsule，SRC）中，在此过程中，所有松散不受束缚的样品材料都将处于安稳的状态，随着探测器一同返回地球。 “我们正在努力保持自己当下所取得的成功，而我的工作则是尽可能多地让贝努的样品安全地返回，”图森市亚利桑那大学（University of Arizona）冥王号的首席研究员丹蒂·劳雷塔（Dante Lauretta）说道，“我很在意样品的质量损失，因此我强烈建议任务团队尽快存储这批宝贵的样品。”劳雷塔领导着冥王号任务团队，主管任务的科学观测计划和数据处理。 TAGSAM头部是在最佳的条件下执行的采样任务。最新的分析表明，在接触贝努小行星时，采样器的头部与贝努的表面紧紧地挨在了一起，同时点燃了氮气瓶对贝努表面的物质进行了搅动，它甚至还扎到了小行星表面物质几厘米深的地方。到目前为止的所有数据都表明，采样器的头部装有的风化层样品远远超过2盎司。 在这张图片中，NASA的冥王号正在存储它在2020年10月20日从贝努小行星上收集来的样品。冥王号将使用TAGSAM机器臂将TAGSAM采样头放置到样品返回舱中。 图片来源：NASA /亚利桑那大学 不同于冥王号在整个任务程序中自动运行的其他操作，样品存储是分阶段进行的，并且需要任务团队的监督和操作。任务团队将向冥王号发送初步命令，启动样品存储程序，一旦探测器完成了程序中的每个步骤，它就会将遥测和图像发送给地球上的任务团队，等待团队人员的确认再继续进行下一个步骤。 目前，冥王号与地球间的距离超过2.05亿英里（3.3亿公里），两者之间的单程信号传播需要18分半多一点的时间，因此样品存储程序的每一步都需要花上大约37分钟的通信传输时间。在整个过程中，任务团队不断评估TAGSAM机器臂的对准情况，确保将采样头最终能正确地放置到样品返回舱（Sample Return Capsule，SRC）中。新的成像程序也已经添加到了这一过程中，用于观察从采样器头部逸出的样品材料，确保没有样品颗粒阻碍存储过程。 在左图中，冥王号的TAGSAM机器臂将采样器头部移到了正确的捕获位置后，采样器头部悬停在样品返回舱上方；而在右图中，采样器头部被固定在样品返回舱中的捕获环上。这两张照片均由存储相机（StowCam）拍摄。 图片来源：NASA /戈达德/亚利桑那大学/洛克希德·马丁公司 10月28日星期三，任务团队向冥王号发送了命令，指示它关闭样品返回舱，这标志着任务中最具挑战性的其中一个阶段的结束。 “ 冥王号代表NASA和全世界所取得的成就，将我们的愿景提升到了我们作为团队和国家能共同实现的更高目标，”NASA局长吉姆·布里登斯坦（Jim Bridenstine）说道，“由产业界、学术界、国际合作伙伴以及才华横溢且多样化的NASA员工所组成的一支团队，利用他们在多领域的专业知识，让我们步入了正轨，大大增加了我们从太空中收集返回地球的样品。这些样品将改变我们对宇宙和自身的理解，这是NASA所有的努力与尝试的基础。” 任务团队从10月24日即开始为存储程序作准备，真正的执行则花费了团队整整两天连轴转的努力。存储相机（StowCam）拍下的存储程序图像显示，过程中有一些材料颗粒逸出到太空中，但是研究团队确信，大部分的材料仍保留在采样器头部之内。 “鉴于将采样器头部放置到捕获环上的过程颇为复杂，我们预计让它达到理想位置的操作将稍为费力一些，”NASA戈达德航天飞行中心（Goddard Space Flight Center）的冥王号项目主管里奇·伯恩斯（Rich Burns）说道，“幸运的是，在第一次尝试时就成功捕获了头部，这使我们能够迅速而有效地执行存储程序。” 到10月27日晚上，冥王号的TAGSAM机器臂已将采样器的头部置于样品返回舱中。第二天早上，冥王号团队通过执行“退出检查”，验证了采样器头部已完全固定在样品返回舱中，这一程序指示TAGSAM机器臂从舱中退出，收回到采样器头部上方并确保闩锁牢牢固定住了。 “我要感谢亚利桑那大学、NASA戈达德、洛克希德·马丁公司（Lockheed Martin）的冥王号团队及合作伙伴，还要尤为感谢NASA和喷气推进实验室（JPL）的空间通讯与导航（SCaN）和深空网络（Deep Space Network）的工作人员，他们不懈地努力为我们提供所需的带宽，让我们能够提前实现这一里程碑，当然我们仍有很长的路要走。”托马斯·齐布亨说道，“对于NASA而言，我们真正做到了首次，而我们因贝努所取得的成就，将使我们受益长达数十年。” 10月28日下午，撤离检查完成后，任务团队向冥王号发送了命令，指示它将TAGSAM机器臂上的链接头部与机器臂的两个机械部件断开。冥王号首先切断了载有氮气的管道，然后将采样器头部与TAGSAM机器臂本身分开。 当天晚上，冥王号完成了样品存储过程的最后一步：关闭样品返回舱。为了密封样品返回舱，冥王号关上了盖子，然后固定了两个内部闩锁。截至10月28日晚间，贝努小行星的样品已安全存储，并准备返回地球。 “我非常感谢我们的团队如此努力，尽快对样品进行了存储，”丹蒂·劳雷塔表示，“现在，我们可以期待在地球上接收样品并打开样品返回舱了。” 冥王号团队现在将着力准备下一阶段的任务，也就是地球回程巡航（Earth Return Cruise）。回程的出发窗口期将于2021年3月打开，目标是在2023年9月24日将样品返回舱交付地球。 冥王号任务的总体管理、系统工程以及安全保证由NASA的戈达德航天飞行中心（Goddard Space Flight Center）负责，中心位于马里兰州格林贝尔特。图森市的亚利桑那大学领导着该任务的科学研究团队以及科学观测计划和数据处理过程。位于丹佛的洛克希德·马丁空间系统公司（Lockheed Martin Space Systems Company）制造了探测器，同时正在执行飞行运作。冥王号的导航由戈达德航天飞行中心和KinetX 航空航天公司（KinetX Aerospace）负责。奥西里斯号是NASA新疆界计划（New Frontiers Program）的第三项任务，该计划由位于阿拉巴马州汉茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心（Marshall Space Flight Center）管理，由NASA华盛顿科学任务理事会（Science Mission Directorate）负责。 参考来源： [1] https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-osiris-rex-spacecraft-collects-significant-amount-of-asteroid [2] https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-osiris-rex-spacecraft-goes-for-early-stow-of-asteroid-sample [3] https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-osiris-rex-successfully-stows-sample-of-asteroid-bennu [4] https://www.youtube.com/watch?v=xj0O-fLSV7c