▲“隼鸟2号”采样示意图

近年来，除了上月球采样，全球还开展了多项地外星球采样返回活动。例如，日本“隼鸟2号”小行星采样返回探测器在完成对龙宫小行星采样任务后，将于今年底返回地球；而美国首个小行星采样返回探测器“奥西里斯-雷克斯”也在今年10月对贝努小行星进行了采样。地外星球采样返回，正成为空间探测的一大热门。

带天体样品回地球做精细研究

采样返回，就是用具有采样返回功能的空间探测器在地外星球采集样品，然后把样品带回地球。目前采样的方式五花八门，这是因为各个地外星球差异很大，所以需要不同的采样返回方式。采样并带回地球的样品也是多种多样，可以是尘埃、颗粒、土壤和岩石等。

探测地外星球有三种常用方法：一是环绕探测，二是着陆和巡视探测，三是采样返回探测。第三种主要用于对地外星球进行区域性精查，即把采集到的地外星球样品运回地球后，供科学家在实验室里进行精细研究。

迄今为止，国外已对月球、彗星和小行星，甚至太阳等进行了多次无人采样返回探测。比如，苏联通过发射月球16号、20号和24号,对月球进行了采样返回探测；美国用“起源号”“星尘号”和“奥西里斯—雷克斯”探测器分别对太阳、彗星和小行星进行了无人采样返回探测；日本的 “隼鸟” “隼鸟2号”在小行星采样返回方面也颇具成就。

小行星、彗星、太阳一个都不能少

美国现已对彗星、太阳和小行星等地外星球进行了无人采样返回探测。

“星尘号”采集彗星尘埃微粒。1999年2月7日,美国发射了“星尘号”彗星探测器。2004年1月2日， “星尘号”与“怀尔德2号”交会，遭到数百万彗星微粒的撞击。在此期间，“星尘号”伸出类似网球拍的“气凝胶尘埃收集器”来收集彗星的尘埃微粒，然后折叠收入返回舱，贮存于容器中。2006年1月15日,装有彗星物质的羽毛球状返回舱通过降落伞着陆于美国犹他州盐湖城东南160千米的沙漠上。

▲星尘号探测器示意图

“起源号”采集太阳风粒子。2001年8月8日发射升空的“起源号”太阳采样返回探测器，在日地拉格朗日1点累计采样850天，采集了约10至20微克太阳风粒子。2004年9月8日，探测器返回舱在下降过程中因撞地而遭到损坏，所以只收回了部分太阳风粒子。

“奥西里斯—雷克斯”探测器采样贝努小行星。这是美国首个小行星采样返回探测器，于2016年9月9日升空。它于2018年8月抵达贝努，并在环绕贝努的轨道上展开了为期两年的科学研究。今年10月20日，该探测器使用采样机械臂末端的采样器采集了60克至2千克的贝努表面风化层样品。

这个探测器采用“接触即离”的方式进行采样，这种方式省去了采样前的着陆和固定，以及采样后离开表面前的解锁过程。它将于2021年3月开始返回地球的旅程，计划在2023年9月将采样返回舱送回地球。

日本首试月球外小行星采样返回

2003年5月9日，日本发射了世界第一个小行星采样返回探测器 “隼鸟”。它于2005年9月中旬飞抵离糸川小行星20千米高的轨道，观测了糸川小行星表面情况，收集了其成分和地形数据。11月26日,“隼鸟”再次在糸川上着陆并完成采样。

“隼鸟”是通过着陆产生的撞击，吸入飞溅起来的碎石。由于出现了一系列故障，“隼鸟”于2010年6月13日才返回地球。不过，它使日本成为世界上首个在月球之外的原始小天体上着陆、取样，并携带其样品返回地面的国家。目前已确认探测器在糸川小行星表面采集了1500粒样品。

2014年12月4日，日本又发射了更先进的“隼鸟2号”小行星采样返回探测器。它于2018年6月进入龙宫小行星轨道。2019年2月,“隼鸟2号”首次在龙宫小行星表面采用 “接触即离”的撞击式探测，采样装置采集到了不少于3克从龙宫表面弹射起的飞溅碎片和粒子，从中发现了水合矿物质。此后，它多次以撞击小行星坑或“接触即离”方式采集小行星表面和内部样品。

完成任务后， “隼鸟2号”于2019年11月飞离龙宫小行星，并将于今年底返回地球。

作者：庞之浩（全国空间探测技术首席科学传播专家）杨馥溪

编辑：许琦敏
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