10月20日是行星科學(xué)研究進(jìn)程中令人興奮的一天，因?yàn)槊绹?guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的機(jī)器人航天器OSIRIS-REx實(shí)現(xiàn)了對(duì)小行星貝努（Bennu）的歷史性著陸，以距地球2億英里（3.34億公里）的精確操作來(lái)收集巖石和塵土樣本——這是NASA首次執(zhí)行小行星表面取樣任務(wù)。更重要的是，這些富含碳的樣本預(yù)計(jì)將在2023年9月返回地球，相當(dāng)于給人類(lèi)帶來(lái)“一張?zhí)?yáng)系的嬰兒照片”。這顆小行星被視為潛在威脅天體，是有可能會(huì)撞擊地球的小天體之一。

OSIRIS-REx航天器接近行動(dòng)從慢慢靠近到最后離開(kāi)，全程持續(xù)了4個(gè)多小時(shí)，OSIRIS-REx航天器在美國(guó)東部時(shí)間20日下午6時(shí)11分確認(rèn)與小行星貝努（Bennu）表面成功接觸。在接觸期間，航天器的特殊設(shè)備從小行星表面收集了所需巖石。這是3.3米機(jī)械臂末端的一個(gè)圓柱形裝置，其“輕拍”南丁格爾隕石坑上的一個(gè)小點(diǎn)，持續(xù)幾秒鐘，釋放出氮?dú)?，吹起一堆小行星碎片中的小顆粒，取樣再收回到OSIRIS-REx內(nèi)部。實(shí)際上，這真正的接觸只有幾秒鐘，因此仍是在6時(shí)11分，航天器離開(kāi)了小行星的表面。它將乖乖地退到安全距離，留待科學(xué)家評(píng)估它收集了多少物質(zhì)。美國(guó)國(guó)家航空航天局團(tuán)隊(duì)成員在轉(zhuǎn)播中稱(chēng)：“這是歷史性的事件。”美國(guó)國(guó)家航空航天局確信航天器完成了這項(xiàng)任務(wù)且表現(xiàn)出色，稍后地面將收到所獲取樣本的確切重量以及接近小行星時(shí)的圖像。美國(guó)國(guó)家航空航天局希望能拿到60克的樣本，但他們表示，就算少個(gè)一兩克，也不至于就不讓航天器“回家”。

藝術(shù)家描繪的OSIRIS-REx航天器

回顧歷史：經(jīng)過(guò)十年的準(zhǔn)備，2016年9月8日耗資8億美元的OSIRIS-Rex成功發(fā)射，并于2018年12月到達(dá)近地小行星貝努（Bennu）附近。在過(guò)去的20個(gè)月中，OSIRIS-REx對(duì)該小行星進(jìn)行了研究，以確定在哪里取樣以及如何安全地進(jìn)行取樣。Teledyne Technologies公司提供了對(duì)任務(wù)至關(guān)重要的數(shù)字“眼睛”。該公司的成像技術(shù)及設(shè)備在整個(gè)任務(wù)過(guò)程中運(yùn)行良好，利用CCD相機(jī)拍攝可見(jiàn)光圖像，通過(guò)激光雷達(dá)（LiDAR）測(cè)量表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并使用“可見(jiàn)光-紅外”光譜法評(píng)估表面材料成分。

OSIRIS-REx是“Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer”的縮寫(xiě)詞，含義是“太陽(yáng)系起源、光譜解析、資源識(shí)別、安全保障、小行星風(fēng)化層探索者”。這是一項(xiàng)由美國(guó)國(guó)家航空航天局進(jìn)行中的小行星研究和采樣返回任務(wù)。該任務(wù)有望使科學(xué)家進(jìn)一步了解太陽(yáng)系的形成與演化，包含行星形成初期階段和導(dǎo)致地球上生命形成有機(jī)化合物的來(lái)源。OSIRIS-REx是美國(guó)國(guó)家航空航天局的新疆界計(jì)劃中第三個(gè)行星科學(xué)任務(wù)，列在朱諾號(hào)和新視野號(hào)之后。由美國(guó)亞利桑那大學(xué)的天文化學(xué)家但丁·勞雷塔（Dante Lauretta）擔(dān)任計(jì)劃主持人（PI）。

小行星貝努（Bennu）的可見(jiàn)光圖像采用Teledyne CCD圖像傳感器拍攝，如下圖所示。

照片中顯示了采用Teledyne CCD圖像傳感器拍攝的小行星貝努（Bennu）

照片中標(biāo)有名為“Nightingale（夜鶯）”的取樣點(diǎn)。該取樣點(diǎn)的圖像上覆蓋著OSIRIS-REx航天器的圖形，表明目標(biāo)著陸地點(diǎn)被危險(xiǎn)的障礙物包圍。該照片采用Teledyne CCD圖像傳感器拍攝。

小行星貝努（Bennu）比任何人想象的都要危險(xiǎn)。這顆500米寬的小行星（比紐約市433米高的帝國(guó)大廈稍大一點(diǎn)）表面上有很大的巨石，其中最大的一顆是58米寬、22米高！當(dāng)航天器著陸小行星表面時(shí)，任何較大的巨石都可能損壞航天器。OSIRIS-REx航天器上的一個(gè)至關(guān)重要的儀器是激光雷達(dá)系統(tǒng)，它在三個(gè)維度（3D）上測(cè)量小行星貝努（Bennu）表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，精度為10厘米，而著陸點(diǎn)和采樣點(diǎn)的測(cè)量精度達(dá)到1厘米。Teledyne為OSIRIS-REx航天器提供兩個(gè)激光雷達(dá)。

通過(guò)激光雷達(dá)系統(tǒng)的2000萬(wàn)次測(cè)量生成的結(jié)果：小行星貝努（Bennu）三維視圖。激光雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)向小行星發(fā)射激光脈沖并測(cè)量激光從小行星表面反彈并返回到儀器所需的時(shí)間來(lái)獲得距離測(cè)量值。

從小行星貝努（Bennu）取樣的OSIRIS-REx航天器的藝術(shù)家概念圖。Teledyne激光雷達(dá)繪制了小行星的巖石地圖，使得航天器能夠避開(kāi)危險(xiǎn)。

但是在哪里采樣呢？位置選擇取決于小行星表面材料的成分?；瘜W(xué)成分由光譜儀測(cè)定，OSIRIS-REx航天器搭載的光譜儀將可見(jiàn)光和紅外光散布成數(shù)百種“顏色”。由于每種元素、分子和礦物都有獨(dú)特的光譜“指紋”，因此分光光度計(jì)會(huì)評(píng)估表面成分，以便對(duì)最具有科學(xué)價(jià)值的部位進(jìn)行采樣。該光譜儀中的Teledyne可見(jiàn)光-紅外探測(cè)器用于分析小行星表面光譜信息。

Teledyne執(zhí)行主席Robert Mehrabian表示：“Teledyne很榮幸能成為OSIRIS-REx任務(wù)的合作伙伴，我們的數(shù)字成像部門(mén)提供了幾種成像和光譜技術(shù)?！拔覀儗?duì)這一任務(wù)的貢獻(xiàn)體現(xiàn)了Teledyne對(duì)從海底到深空的探索和發(fā)現(xiàn)的承諾?！?

以下內(nèi)容提供了有關(guān)儀器和Teledyne圖像傳感器技術(shù)的更多信息：

（1）OSIRIS-REx航天器的相機(jī)套件（OCAMS）由三個(gè)相機(jī)組成，它們?cè)诳梢?jiàn)光下對(duì)小行星貝努（Bennu）拍照，繪制整個(gè)小行星的地圖，以幫助確定取樣地點(diǎn)。這些相機(jī)記錄充滿(mǎn)危險(xiǎn)的關(guān)鍵采樣事件。OCAMS使用了Teledyne DALSA CCD圖像傳感器，該傳感器對(duì)低光照敏感，并且不受太空輻射的影響。OCAMS為其他儀器以及表面特征提供了背景信息。

（2）OSIRIS-REx航天器利用激光測(cè)高儀（OLA）對(duì)整個(gè)小行星進(jìn)行三維（3D）測(cè)繪。OLA這是一種基于掃描式激光雷達(dá)（LiDAR）的儀器，可用于在采樣點(diǎn)測(cè)量小行星地形，最高精度可達(dá)1厘米，這對(duì)于在充滿(mǎn)危險(xiǎn)的環(huán)境中成功完成采樣操作顯得至關(guān)重要。OLA中的兩個(gè)激光雷達(dá)傳感器由Teledyne Optech研發(fā)，已針對(duì)OSIRIS-REx任務(wù)的不同需要進(jìn)行了優(yōu)化：一個(gè)高功率激光雷達(dá)可在0.6至4.7英里的距離內(nèi)進(jìn)行測(cè)繪，而一個(gè)低功率激光雷達(dá)可在小于0.6英里的距離內(nèi)進(jìn)行測(cè)繪。此外，激光雷達(dá)還用于支持導(dǎo)航和重力分析。

（3）OSIRIS-Rex航天器的“可見(jiàn)光-紅外”光譜儀（OVIRS）可測(cè)量來(lái)自小行星貝努（Bennu）的可見(jiàn)光和紅外光，并且對(duì)從藍(lán)色（0.4微米波長(zhǎng)）到中紅外（4.3微米波長(zhǎng)）的波長(zhǎng)非常敏感。OVIRS通過(guò)將光分成其組成波長(zhǎng)來(lái)測(cè)量小行星表面的光譜。小行星貝努（Bennu）的光譜圖使科學(xué)家能夠確定表面的礦物和有機(jī)物質(zhì)含量，這些數(shù)據(jù)對(duì)于確定從何處收集帶回地球的樣本是至關(guān)重要的。OVIRS中的可見(jiàn)光-紅外探測(cè)器由Teledyne Imaging Sensors提供，類(lèi)似于美國(guó)國(guó)家航空航天局的軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星中使用的探測(cè)器——它可以精確地監(jiān)測(cè)地球大氣中的二氧化碳。