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当美国宇宙飞船获得3亿公里以外的矿石时,为什么不现在就返回,等到明年3月

2021-01-08 06:15:25 

2020年10月28日,3亿公里外的奥西里斯-雷克斯飞船接到美国国家航空航天局的指示,要提前关闭样品返回舱,并将小行星矿石密封在样品返回舱内,这样矿石碎片就不会再溢出,这意味着美国航天器已经成功地获得了小行星矿石。

接下来,奥西里斯-雷克斯飞船最重要的任务是将有价值的小行星矿石送回地球。在接近地球之前,美国宇航局必须准确、全面地计算返回舱的速度、地球自转速度、大气阻力等参数,然后瞄准着陆点并弹出样品返回舱,就像日本的Hayabusa2号飞船返回样本舱一样。

根据美国宇航局的说法,奥西里斯-雷克斯飞船计划于2021年3月返航,而欧西里斯-雷克斯样品舱预计要到2023年9月才能到达地面。根据原因,既然我们已经准备好返回地球,为什么我们要等到2021年3月才能完成任务?探索还没有结束吗?

为什么美国船只要等到明年三月

事实上,就像嫦娥五号返回地球一样,正如天体的轨迹和速度决定了奥西里斯-雷克斯飞船何时会返回地球一样,就像嫦娥5号在绕月轨道上等待了一个星期一样,让我们来看看由美国宇宙飞船取样的小行星贝努(Benu)。

贝努阿波罗群中的一颗碳质小行星,编号为101955-bennu。对地球而言,Benu是一个潜在危险的近地天体,巴勒莫撞击风险指数(PalermoImpactRiskIndex)将其列为第二大累积等级,其撞击概率介于2175至2199之间。

本努小行星绕太阳转了1.1955年,轨道接近圆形,位于地球和火星轨道之间,与地球轨道有两个接触点,与火星轨道有一个交点,因此Benu多次接近地球。1999年9月22日,Bennu掠过地球的距离为0.0147aum。2005年9月20日,它再次掠过地球,只有0.0147au。

众所周知,地球也在绕太阳运行,自转周期为一年。根据行星会合周期的公式:1×1/1/t,小行星Bennu几乎每六年接近地球一次,下一次接近地球的时间是2023年,这也是奥西里斯-雷克斯飞船返回地球的最佳时机,即发射或返回窗口时期。

换句话说,Osiris-rex航天器从小行星Benu返回地球的窗口时间仅为六年一次,比6月的火星发射窗口长得多。小行星Benu的最后一个窗口期是在2017年,当时奥西里斯-雷克斯飞船借用窗口期提前一年发射。接近贝努小行星花了两年时间,现在它已经获得了宝贵的小行星样本。

下一个窗口期是2023年,奥西里斯-雷克斯飞船将借用这扇窗户返回地球,错过了这个机会,不得不再等六年。因此,小行星贝努的自转轨道决定了奥西里斯-雷克斯航天器的取样周期,就像我们发射火星探测器一样,我们必须等到窗口期到来。

经过仔细计算,美国宇航局将于2021年3月返回时间,这是最佳的返回时间。

摘要

外太空采矿航天器返回地球并不是随机的,而是根据地球和其他行星的自转周期计算的,这就是为什么奥西里斯-雷克斯飞船必须等到2021年3月才能返回地球的原因,因为提前返回或等到窗口期返回地球是无用的,它消耗了大量燃料。

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