NASA冥王号探测器如何选择着陆区

北京时间2020年10月21日清晨6点12分左右（美国时间的20日），NASA首个小行星采样返回任务OSIRIS-REx（冥王号）探测器，完成了它的首次降落采样！（详情：NASA冥王号是如何完成首次小行星贝努采样的？）

对一颗完全陌生的小行星，探测器要如何选择安全的着陆区？这需要精细的探查和甄选。

尤其是，对贝努这样一颗地形如此复杂危险的小行星。

贝努近照 | NASA

巨石环伺的采样区

冥王号项目组没有想到，选择着陆区会是一件如此棘手的事情。

或许项目组原本以为，探测器到地儿一通狂测，只要测的够细致，选个采样区算什么难事，顶多就是有科学价值的地方太多了，选择综合征一下呗。

直到冥王号探测器真的近距离看到了小行星贝努，他们才惊讶地发现，之前通过地基望远镜观测和推算的情况，想得有点太美好了……

这颗小行星表面崎岖多石。看看这密密麻麻的大小石块，，这让冥王号如何下采样臂嘛！

冥王号OCAMS (PolyCam)相机2019年3月7日距离贝努约5公里处（Detailed Survey: Baseball Diamond阶段）拍摄的贝努表面，图幅中间偏下的那块浅色石块约7.4米宽 | NASA/Goddard/University of Arizona [1]

残酷的现实为项目组寻找合适的采样点带来了更多困难，也为冥王号的着陆采样带来更多危险和不确定性。但来都来了还能咋滴，经过反复考察和挑选，冥王号项目组还是尽可能从贝努表面选出了四个还算安全，也具备较高科学价值的备选着陆区： “夜莺”（Nightingale）、“翠鸟”（Kingfisher）、“鱼鹰”（Osprey）、“ 鹬 ”（Sandpiper ）[2]。

四个备选着陆点的位置，全都以鸟类命名 | NASA/Goddard/University of Arizona [2]

四个备选着陆点的细节，都是大致平坦、表面颗粒较细，没有明显大石块的地方 | NASA/Goddard/University
of Arizona [2]

最终，尽管最北端的“夜莺”采样区位置有点偏，可能给降落采样时的导航带来一定的困难，但还是以其最高的安全系数当选冥王号的首次采样区 [3]。

“夜莺”采样区位于北半球一个一个直径140米的撞击坑中 | NASA/Goddard/University of
Arizona [4]

但即使是精挑细选的采样区，也依然挺不让人省心的。冥王号设计的时候，项目组原本希望平坦的采样区至少有50米直径那么大，那样即使探测器落得不那么精准，也能有点容错量。

然而现实是，即使是目前最合适的夜莺采样区，也不过是巨石环伺之中的一小片狭小的平坦区域而已，可允许冥王号安全采样的着陆区仅有直径6米。

原本计划的采样区大小（橙圈，直径50米）和实际允许的安全采样区大小（蓝圈，直径6米），对比小汽车的大小 | NASA/Goddard/University of Arizona [5]

如果不能准确落在这个区域之内，那冥王号很可能还没采集到样品，就在降落过程中一不小心磕到碰到哪块大石头然后扑街了。

巨石环伺之中的一小块平坦区域，夜莺采样区。由345张冥王号影像拼接而成。上方为贝努的东方 | NASA/Goddard/University of Arizona [6]

为了尽量减少和大石块的接触，冥王号会在下降过程中把两枚太阳能板收拢成Y型。

缩起太阳能板采样的冥王号：我当时害怕极了.jpg | NASA

但这还不够，为了落得更准，冥王号探测器还放弃了原本计划采用的激光测距（LiDAR）辅助降落导航，改为使用精度更高的基于地面特征点的光学影像匹配技术，这就是我们之前介绍过的了：NASA小行星采样返回任务OSIRIS-REx·全新的降落导航技术。

参考资料

[1] Bennu’s Boulders and Limb from Detailed Survey

https://www.asteroidmission.org/?attachment_id=15551#main

[2] NASA’s OSIRIS-REx in the Midst of Site Selection

https://www.asteroidmission.org/?latest-news=nasas-osiris-rex-in-the-midst-of-site-selection

[3] X MARKS THE SPOT: NASA SELECTS SITE FOR ASTEROID SAMPLE COLLECTION

https://www.asteroidmission.org/?latest-news=x-marks-the-spot-nasa-selects-site-for-asteroid-sample-collection

[4] OSIRIS-REx: X Marks the Spot - 2019 AGU Press Conference

https://svs.gsfc.nasa.gov/13489

[5] Nightingale Sampling Area

https://www.asteroidmission.org/nightingalesamplingarea/

[6] Nightingale with Graphic of Spacecraft

https://www.asteroidmission.org/?attachment_id=25876#main