探测近地小行星：从取样到模拟

文／李禾

对于支持航天任务、发展近地小行星就地资源利用技术、发展行星防御技术等，小行星模拟技术都至关重要。中国将在未来几年内启动第一个小行星探测任务，目标是从代号为2016 HO3的近地小行星（国际永久编号为469219）上取样并返回，继而对主带彗星311P/311P/PANSTARRS进行绕飞观测。由于对2016 HO3小行星表面形貌和表面性质欠缺了解，该任务的取样操作可能面临巨大挑战。

《空间科学与技术》期刊近日发表论文《近地小行星2016 HO3表面材料和形貌的原型模拟样开发》，介绍了钱学森实验室张晓静团队开发了近地小行星2016 HO3表面材料和形貌的高仿真模拟样。

2016年4月27日，望远镜发现了近地小行星2016 HO3。航天器观测表明，与表面主要被细粒风化层覆盖的体积较大的小行星不同，小体积小行星（直径小于1千米）的表面主要被较大粒度的碎砾覆盖，局部存在风化层。鉴于小行星2016 HO3的直径在40—100米之间，其表面很可能覆盖着几厘米至几十厘米的碎砾，以及微米级至毫米级的微粒。

通过对小行星的观测，研究人员发现S—型小行星与普通球粒陨石两者具有相似的矿物学特征。普通球粒陨石富含硅酸盐，也是迄今为止数量最多的陨石。依据总铁含量进行化学成分分组，这些陨石被分为H群（高铁球粒陨石）、L群（低铁群球粒陨石）和LL群（低铁低金属球粒陨石），在整个球粒陨石类别中，分别占比为42.8%、47.4%和9.8%。

目前尚不确定小行星2016 HO3属于哪一分组，因此，张晓静团队利用地球上的岩石和矿物，根据不同种群陨石的矿物组成，开发出QLS—1、QLS—2和QLS—3三种原型模拟样，分别对应H、L和LL三种球粒陨石。

论文指出，由于尚不清楚小行星2016 HO3的形貌，开发2016 HO3原型模拟样旨在复现小行星表面的光学特性和碎砾结构，故以小行星Itokawa为参考。研究人员通过筛分、混合砾石（几厘米至几十厘米）和微粒，使得颗粒的尺寸分布大致匹配小行星Itokawa上测量到的幂律指数，并将模拟物置于1×0.8米大小的泡沫塑料容器中。拟态样机和小行星Itokawa表面的图像对比证实，二者具有相似的形态和特征。当航天器能初步观测到小行星2016 HO3的光学性质时，模拟样就可以根据结果较为便捷地进行修改调配，用以揭示小行星表面的新发现，将高仿真模拟样用于光学导航实验，则能进行采样器着陆前的效率研究。