OSIRIS-REx航天器进入本努附近的近轨道

2018年12月31日，NASA的OSIRIS-REx航天器首次绕小行星Bennu进入轨道。

下午2时43分12月31日，美国东部标准时间（EST），虽然地球上的许多人准备迎接新年，但距离7,000万英里（1.1亿公里）的NASA OSIRIS-REx航天器仅对其推进器进行了一次八秒钟的燃烧，从而中断了太空探索记录。航天器绕小行星Bennu进入轨道，并使Bennu成为有史以来由航天器轨道飞行的最小物体。

“团队完美地执行了轨道插入机动，继续了我们一连串的成功，”图森亚利桑那大学OSIRIS-REx首席研究员丹特·劳雷塔（Dante Lauretta）说。“随着导航活动的结束，我们期待着任务的科学制图和样本选址阶段。”

劳雷塔（Lauretta）和他的团队一起度过了2018年的最后一天，他的脚踩在了地球上，但他的注意力集中在太空上。劳雷塔特说：“进入本努轨道是一项惊人的成就，这是我们团队多年来一直在计划的。”

OSIRIS-REx的第一个轨道以蜗牛的速度缓慢地环绕小行星，这标志着人类的飞跃。从来没有像现在这样的太空飞船绕过如此小的太空物体，因为它只有这么小的重力，无法将飞行器保持在稳定的轨道上。

现在，该航天器将绕着Bennu绕其中心绕一英里（1.75公里），比其他任何航天器都更接近它的天体研究对象。（以前最接近行星的轨道是在2016年5月，当时罗塞塔号航天器绕离彗星67P /丘里莫夫-格拉西缅科的中心约四英里（七公里）。）必须保持舒适的距离才能将航天器锁定在Bennu上，而Bennu的引力只有地球的五分之一。该航天器定于2月中旬绕本努轨道飞行，每个轨道悠闲地行驶62个小时。

2018年12月31日，美国国家航空航天局（NASA）的OSIRIS-REx航天器绕小行星本努（Bennu）进入轨道，刷新了有史以来由航天器轨道飞行过的最小物体和任何航天器与行星飞行器最近的轨道的记录。OSIRIS-REx将保持在轨道运行直到2019年2月中旬，届时该航天器将开始一系列飞越，从而使其能够对小行星的表面进行更详细的调查。它将在2019年中期第二次进入轨道。

既然OSIRIS-REx航天器离本努（Bennu）更近了，有关小行星的物理细节将跃入更清晰的焦点，并且该航天器对这堆原始碎片的废墟的游览也将变得越来越详细和集中。

“我们的轨道设计高度依赖于Bennu的物理特性，例如它的质量和重力场，在我们到达之前我们还不知道，” OSIRIS-REx的飞行动力学系统经理Mike Moreau说，他是NASA戈达德太空飞行的基地马里兰州格林贝尔特的中心。

“到目前为止，我们必须在计算机仿真中考虑各种各样的可能情况，以确保我们可以安全地在如此接近本努的太空飞船上航行。随着研究小组对小行星的了解越来越多，我们结合了新的信息，以完善最终的轨道设计。”他说。

模拟起到了至关重要的作用。毕竟，OSIRIS-REx任务是基于复杂的计算机程序设计的，事实证明，该程序非常准确地预测了Bennu的属性以及航天器的轨迹如何运行。经过艰苦的准备，车队在12月安全地将车辆导航到本努，并搁置了一些问题（实际上，本努的岩石中保存着古代水的迹象），并在初步勘测中飞越了其两极和赤道，导致令人惊讶（Bennu有很多大石头）。

在12月16日完成对本努的初步勘测并绕过其南极之后，该航天器移至距离小行星31英里（50公里）的安全位置，为导航团队提供了重新集结并准备轨道插入的机会。接下来，洛克希德·马丁公司的工程师对航天器进行了编程，使其开始向回移动至本努北极上方约9英里（15公里）的位置，以准备在10天之内将其推进器进行三次燃烧，从而将航天器送入轨道。

OSIRIS-REx机动和轨迹设计负责人Dan Wibben表示，尽管OSIRIS-REx处于最稳定的轨道，但Bennu的引力是如此微弱，以至于偶尔需要调整航天器的安全性。

“ Bennu的重力是如此之小，来自Bennu表面的诸如太阳辐射和热压力之类的力变得更加相关，并且可以将航天器推向其轨道周围的空间远大于绕地球或火星绕地球运动的重力，而到目前为止，地球或火星的重力是最主要的力量，”他说。

OSIRIS-REx导航团队将使用“修剪”演习将航天器向一个方向或另一个方向轻推，以校正其轨道并抵抗这些小的力量。如果航天器偏离Bennu漂移，或者其他一些问题迫使其进入安全模式，则它已被编程为远离小行星飞行以保持不受撞击的安全性。

KinetX首席光学导航工程师OSIRIS-REx的Coralie Adam说：“这是简单的逻辑：如果出了什么问题，总是朝着太阳燃烧。”亚当说，如果漂移，工程师可以将航天器导航回到轨道，尽管这种情况不太可能发生。

导航和航天器运营团队专注于第一轨道阶段。他们的主要目标是从基于恒星的导航过渡，该导航使团队可以根据机载摄像头拍摄的围绕其周围恒星形成的图片来定位航天器。导航员使用这样的方法，因为在深空没有GPS，而且我们无法从基于地球的望远镜看到航天器。不过，从现在开始，OSIRIS-REx团队将依靠Bennu表面上的地标来跟踪OSIRIS-REx，这是一种更为精确的技术，最终将它们引导到没有大石块和大石头的样本采集地点，Adam说。

她说：“在我们最近的初步调查阶段进行了全球成像和制图活动之后，科学团队创建了本努地形的3D模型，我们将开始将其用于小行星周围的导航，”她说。

亚当说，这个轨道阶段的另一个关键目标是要更好地控制本努的质量和重力，这些特征会影响到任务的其余部分的计划，尤其是在2020年收集样品时在地面上的短着陆。就Bennu而言，科学家只能通过使OSIRIS-REx非常靠近表面来观察其轨迹如何受到Bennu的引力弯曲而测量这些特征。

Wibben说：“轨道A相将有助于改善有关Bennu重力场，热性质，取向和自旋速率的详细模型。”“反过来，这将使我们能够完善轨迹设计，以应对我们将在2019年进行的更具挑战性的飞行活动。”

12月31日进行的将飞船送入Bennu轨道的回旋是计划进行的许多激动人心的导航活动中的第一个。OSIRIS-REx小组将于2月下旬恢复科学运作。届时，航天器将进行连续数月的Bennu近距离飞越，以拍摄小行星每平方英寸的高分辨率图像，以帮助选择采样点。在2020年夏季，航天器将短暂接触Bennu的表面以获取样本。OSIRIS-REx任务计划于2023年9月将样品运送到地球。