维度网讯,日本宇宙航空研究开发机构和美国国家航空航天局的三次小行星采样任务,迄今共带回约127克样本。这个数字还不到一个小苹果的重量,却耗费了超过十亿美元。这项工程的价值不能用原材料重量来衡量。

三次任务分别是日本隼鸟号(Hayabusa)、隼鸟2号(Hayabusa2)以及美国国家航空航天局(NASA)的OSIRIS-REx(奥西里斯号)。隼鸟号于2010年从小行星糸川带回微米级颗粒。隼鸟2号于2020年从龙宫带回约5.4克样本。OSIRIS-REx于2023年从小行星贝努带回121.6克样本。三者相加,总质量约为127克。
比较重量并非指这些任务浪费资源。样本返回不是采矿,目的是带回具有背景信息、化学组成和历史意义且未受污染的小行星碎片,这些天体形成于太阳系早期。2026年一篇综述论文《小行星样本返回任务的科学意义》(The science from asteroid sample return missions)总结了该领域现状,从行星形成、早期地球有机物和水的来源以及潜在危险小行星的性质等角度阐述了这些样本的价值。
最初的颗粒几乎微不足道,但仍至关重要。隼鸟号是首个从小行星返回物质的任务。该任务于2005年抵达S型小行星糸川,2010年将样本舱送回地球。其采样机制未按预期工作,一度不确定样本舱是否含有小行星物质。后续分析证实样本舱中含有超过1500颗微小颗粒,质量并未以克为单位计量,而是微尘、颗粒和碎片。尽管微小,这些样本证明了小行星物质可以被收集、保存、返回地球并用于实验室研究,将糸川与普通球粒陨石联系起来,并证实地球上的一些陨石是小行星母体的碎片。
隼鸟2号作为后继任务,目标不同且采样策略更可靠。它前往富含碳的C型小行星龙宫,于2019年两次着陆采集物质。样本舱于2020年12月6日返回地球,返回质量约为5.4克,包括气体样本。龙宫物质富含含碳化合物和水相关矿物,为研究可能向早期地球输送挥发分和有机物的小天体提供了实验室样本。样本返回避免了陨石在穿过地球大气层时受热、被地球水和生物改变的缺陷。

OSIRIS-REx是美国首个从小行星返回样本的任务。该任务抵达贝努,于2020年执行触地采样,2023年9月在犹他州投下样本舱。最终质量测量结果为121.6克,超过任务原始要求的两倍,成为有史以来从月球以外返回的最大小行星样本。2024年一篇实验室论文描述,返回物质约为120克碳质风化层,颗粒大小从亚微米级尘埃到约3.5厘米长的石块。
现代实验室仪器并不需要大量物质。一颗颗粒可以被切割、抛光、扫描、溶解、汽化、成像或逐原子分析。一克小行星物质可以被多次分割,并为未来技术保存。返回样本与航天器对原始表面的观测结果进行比较,且远离地球大气和生物圈。任务知道物质的来源、目标天体的形状、轨道、表面特性和采样点,使得每一颗颗粒都更有意义。
如果仅以每克成本评判,数字显得戏剧化。公开估计显示,仅OSIRIS-REx一项接近10亿美元,加上隼鸟号和隼鸟2号,总数除以127克听起来荒谬。但每克成本并非科学评估方式。这些任务购买的是火箭、航天器、导航、仪器、采样机制、通信时间、回收操作和工程经验,还有对三颗不同小行星的观测。返回的物质只是产出之一。
总计127克样本不会在几年内消耗完毕。样本处理刻意保守,部分物质保留给未来的科学家和仪器。阿波罗月球样本在采集数十年后仍在产生新成果。同样的逻辑适用于此。还有行星防御的维度,贝努和龙宫是近地小行星的实例,了解其构成影响着它们对阳光、撞击和航天器接触的响应。
这个数字依然惊人。超过十亿美元,三次任务,三颗小行星,约127克返回物质。比一个小苹果还轻。但这些颗粒是来自早期太阳系剩余建筑材料的选定世界碎片,从从未被地球触摸过的天体表面收集,并在受控条件下带回地球。任务带回的物质不多,但从正确地点带回正确的小块,并带有足够的背景信息,供地球上的实验室提出任何望远镜或陨石都无法以同样方式回答的问题。










