Characterization of Exogenic Boulders on Near-Earth Asteroid (101955) Bennu from OSIRIS-REx Color Images
在近地小行星(101955)Bennu上有少量明亮的巨石,最近被确定为来自小行星(4)Vesta的eucritic物质。在这一发现的基础上,我们探索了Bennu上外源巨石的全球存在。我们的分析集中在大于1米的巨石上,这些巨石在OSIRIS-REx任务的四色MapCam数据中显示出特征性的1微米辉石吸收带。我们确认存在类似于eucrites的外生巨砾,并发现eucrites与碳质材料的混合物也是一些巨砾的可能组成。一些外生巨石的光谱特性类似于普通球粒陨石(OC)的陨石,虽然这些陨石的实验室光谱比Bennu上测量的更高,这可以解释为粒度效应,存在冲击熔体,或由于灰尘涂层与碳质材料的光学混合。我们的蒙特卡罗模拟预测,OC质量的中位数量添加到母体的Bennu是0.055%和0.037%的体积的100和200公里直径的母体,分别。如果Bennu是母体和S型射弹均匀混合的副产品,那么OC材料的等效质量将是一个直径为36至40米(或体积为24 200至33 600立方米)的球体。根据MapCam数据估计的Bennu内陆的OC物质总量略高(91 000 - 150 000立方米)。
2021-04-23 astro-ph.EP
Recovery of Bennu's Orientation for the OSIRIS-REx Mission: Implications for the Spin State Accuracy and Geolocation Errors
OSIRIS-REx任务的目标是从近地小行星(101955)Bennu返回一个小行星材料样本。导航和飞行动力学小组的作用对于航天器在特定选定的着陆点上执行精确计划的采样机动至关重要。特别是,Bennu的定向需要在轨道运行期间以良好的精度恢复,以尽可能小的误差对着陆误差预算的贡献。虽然Bennu在地球上的雷达观测中得到了很好的表征,但它的方向动力学还不足以排除小摆动的存在。为了更好地理解这种偶然性,并评估如何以及方向可以恢复的存在下,一个大的1 $^{\circ}$摆动,我们进行了全面的模拟与美国宇航局GSFC GEODYN轨道确定和大地参数估计软件。我们描述了在GEODYN中实现的支持OSIRIS-REx操作的动态方向建模,并展示了如何将测高和图像数据用作无差异(地标,直接测高)或差异(图像交叉,测高交叉)测量。我们发现,这两种不同类型的数据有助于不同的仪器指向或行星方向的恢复。当增加权重时,绝对测量有助于减少地理定位误差,尽管天体测量(惯性)性能较差。我们发现,在没有抖动的情况下,所有的地理定位要求都得到了满足。虽然存在大的抖动是有害的,但由于高度测量和图像数据的结合使用,恢复仍然是可靠的。
2017-04-17 astro-ph.EP
Overcoming the Challenges Associated with Image-based Mapping of Small Bodies in Preparation for the OSIRIS-REx Mission to (101955) Bennu
OSIRIS-REx小行星样本返回任务是美国宇航局新前沿计划的第三个任务,也是美国第一个从小行星返回样本到地球的任务。OSIRIS-REx团队面临的最重要的决定是在小行星(101955)Bennu表面选择一个主要的采样点。任务的成功取决于确定一个安全的地点,并具有容易被航天器采样机制摄取的风化层。为了告知这一关键任务的决定,Bennu的表面使用OSIRIS-REx相机套件进行映射,图像用于开发几个基础数据产品。为获得这些数据产品所需的投入,需要专门制定观测战略,以克服与绘制小型不规则天体相关的挑战。我们提出了这些战略的背景下,评估候选样本网站在Bennu根据一个框架的决定,相对安全性,可采样性和科学价值在整个小行星的表面。为了创建有助于这些评估的数据产品,我们描述了OSIRIS-REx团队开发的基于图像的不规则小物体映射的最佳实践。我们强调的重要性,使用三维形状模型和身体固定的直角坐标的工作能力,当处理行星表面,不能唯一地解决身体固定的纬度和经度。
2018-10-23 astro-ph.EP
Spectral clustering tools applied to Ceres in preparation for OSIRIS-REx color imaging of asteroid (101955) Bennu
OSIRIS-REx小行星样本返回任务正在调查原始近地小行星(101955)Bennu。航天器上的MapCam仪器将获得数千张图像,这是一种基于八色小行星巡天(ECAS)的成像仪,带有四种颜色的滤光片:$b$ '(473 nm),$v$(550 nm),$w$(698 nm)和$x$(847 nm)。这套滤光片将允许识别和表征中心在700 nm处的吸收带,并与水合硅酸盐相关。在这项工作中,我们提出并验证了一个谱聚类方法的应用程序即将到来的MapCam图像的表面Bennu。我们的程序从图像的投影、校准和光度校正开始。在第二步中,我们应用K-means算法,并使用Elbow标准来识别自然聚类。这种方法使我们能够找到具有光谱相似性的不同区域,其特征在于光谱斜率$S$“和700 nm吸收带的中心和深度(如果存在)等参数。我们使用(1)来自NASA黎明任务的谷神星的图像来验证这种方法。特别是,我们分析了Occator陨石坑和Ahuna Mons。我们确定一个光谱集群-位于Occator陨石坑内部的外部-显示700 nm的水合带中心在698 $\pm$ 7 nm,深度为3.4 $\pm$ 1.0 \%。我们在陨石坑的近地表地质的背景下解释这一发现。
2019-03-27 astro-ph.EP
Unusual polarimetric properties of (101955) Bennu: similarities with F-class asteroids and cometary bodies
我们已经获得了小行星(101955)Bennu,大概是一个原始的近地天体(NEO),是美国宇航局的样本返回任务OSIRIS-REx的目标偏振测量。在我们的观测活动中,Bennu在各种照明条件下都可以从地球上看到,相位角在16到57度之间。Bennu与最近观测到的(3200)Phaethon和(152679)1998 KU 2一起,是在相位角间隔很宽的情况下以偏振方式观测到的原始近地天体的唯一实例。根据我们的偏振数据,我们建议,Bennu属于不寻常的F分类在80年代定义的类。根据之前的工作,F类包括具有彗星特征的物体。这一事实对于解释OSIRIS-REx探测该天体的结果非常重要。从偏振测量,我们还得到了Bennu的几何常数的估计:0.059 +/- 0.003。
2018-08-23 astro-ph.EP
Study of the asteroid Bennu using geodesyANNs and Osiris-Rex data
小行星和其他小天体在太阳系往往有不规则的形状,由于他们的低重力。这种不规则性不仅适用于拓扑结构,也适用于潜在的地质,可能包含不同密度和材料的区域。拓扑结构可以从光学观测中得到,而物体的质量密度分布在某种程度上只能在其引力场中观察到。在一篇配套论文中,我们介绍了geodesyNets,这是一种神经网络方法,可以通过测量物体的引力场来推断物体的质量密度分布。在目前的工作中,我们将这种方法应用于小行星Bennu使用的奥西里斯雷克斯任务的真实数据。该任务不仅测量了奥西里斯雷克斯航天器本身的轨迹,还测量了许多暂时围绕Bennu运行的鹅卵石大小的岩石颗粒。从这些轨迹数据中,我们获得了Bennu质量密度的表示,并通过在所得重力场中传播训练过程中未使用的多个卵石来验证它。性能与均匀密度的多面体重力模型相当,但不需要形状模型。由于几乎不需要额外的信息,我们认为这是迈向自主的引力场反演的一步。
2021-09-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
OSIRIS-REx: Sample Return from Asteroid (101955) Bennu
2011年5月,美国宇航局选择了起源、光谱解释、资源识别和安全-风化层探测器(OSIRIS-REx)小行星样本返回任务作为新前沿计划的第三个任务。另外两个新前沿任务是新视野号,它在2015年7月的一次飞越中探索了冥王星,并将于2019年1月1日飞越柯伊伯带物体2014 MU 69,以及朱诺号,这是一个正在研究木星起源,演化和内部结构的轨道任务。该航天器于2016年9月8日美国东部时间下午7点05分乘坐联合发射联盟Atlas V 411进化型一次性运载火箭前往近地小行星(101955)Bennu,进行了为期七年的旅程,从Bennu返回样本。该航天器处于一个向外巡航的轨道上,将于2018年8月与Bennu会合。航天器上的科学仪器将对Bennu进行调查,测量其物理,地质和化学特性,研究小组将利用这些数据在表面选择一个地点,收集至少60克的小行星风化层。该小组还将分析遥感数据,对样本地点进行详细研究,评估Bennus资源潜力,改进其与地球撞击概率的估计,并为在这颗小行星上收集的大量天文数据集提供地面实况数据。该航天器将于2021年离开Bennu,并于2023年9月24日将样本返回犹他州测试和训练靶场(UTTR)。
2017-02-22 astro-ph.EP
The OSIRIS-REx Visible and InfraRed Spectrometer (OVIRS): Spectral Maps of the Asteroid Bennu
OSIRIS-REx可见光和红外光谱仪(OVIRS)是一种点光谱仪,光谱范围为0.4至4.3微米(25,000 -2300 cm-1)。其主要目的是绘制OSIRIS-REx小行星采样返回飞行任务的目标小行星Bennu的表面构成图。它返回的信息将有助于指导样本站点的选择。它还将提供样本和高空间分辨率光谱的全球背景,这些光谱可能与空间上无法分辨的地面小行星观测有关。它是一个紧凑,低质量(17.8公斤),功率效率(8.8 W平均),和强大的仪器,需要检测一个非常黑暗的表面(3%反射率)在太阳系内(0.89-1.35 AU)的5%光谱吸收功能的灵敏度。它与OSIRIS-REx任务中的其他仪器相结合,将提供一个前所未有的小行星表面视图。
2017-03-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
Comparison of optical spectra between asteroids Ryugu and Bennu:I. Cross calibration between Hayabusa2/ONC-T and OSIRIS-REx/MapCam
针对Hayabusa2/ONC-T与OSIRIS-REx/MapCam因定标靶标差异存在15%系统误差、无法准确比较Ryugu与Bennu光谱的问题,本研究以月球为共同标准完成两台仪器的交叉定标,给出Bennu各波段反射率上调系数,实现小于2%的比较精度。
2024-06-18 astro-ph.EP
Phase reddening on asteroid Bennu from visible and near-infrared spectroscopy
自2018年12月以来,美国宇航局的OSIRIS-REx任务一直在近距离观测近地小行星(101955)Bennu。在这项工作中,我们调查光谱相位红化-也就是说,光谱斜率与相位角的变化-Bennu使用光谱获得的OSIRIS-REx可见光和红光光谱仪(OVIRS)覆盖的相位角范围为8-130 $^{o}$。我们在全球范围内调查这一过程,并为一些局部地区的利益(ROI),包括巨石,陨石坑,和指定的OSIRIS-REx任务的样品收集地点。Bennu的光谱斜率为负,这是典型的B-型小行星。光谱斜率以线性方式逐渐增加,直到相位角为90 $^{\circ}$,在此它接近零。光谱相位红化是单调的和波长相关的最高值在可见光范围内。在0.55-2.5 $μ$ m范围内,其系数为0.00044 $μ$ m $^{-1} ~deg^{-1}$。对于在高相位角(130 $^{\circ}$)下获得的Bennu观测,相位红化指数地增加。类似的行为在文献中报道的碳质球粒陨石Mukundpura在极端几何获得的光谱。一些ROI,包括样本采集地点Nightingale,具有比全球平均值更陡的相位红化系数,可能表明表面被具有高微观粗糙度的精细材料覆盖。Bennu的光谱相位红化效应与其他B型小行星的地面测量结果相似,但远低于谷神星或彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko等其他低轨道天体的观测结果。单调…
2020-11-18 astro-ph.EP
OSIRIS-REx Operational Key Decision Points: A Retrospective
本文回顾了NASA首个小行星采样返回任务OSIRIS-REx的四个运行关键决策点,分析其依据、实施与成效,同时梳理了应对Bennu地表崎岖的辅助决策,为未来需科学介入、时效要求高的深空任务提供参考。
2025-05-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detection of Rotational Acceleration of Bennu using HST Lightcurve Observations
我们在1999年和2005年从地面观测了近地小行星(101955)Bennu,并在2012年使用哈勃太空望远镜观测了它,以限制它的旋转速率。这些数据揭示了$2.64 \pm 1.05 \times 10^{-6} \mathrm{deg\ day}^{-2}$的加速度,这可能是由于Bennu的转动惯量的变化,或者由于YORP效应或其他角动量源而旋转。最佳解在Nolan et al.(2013)确定的周期的1 sigma内。OSIRIS-REx任务将在2019年独立确定旋转状态。这些测量应该显示旋转速率的变化是否是稳定的增加(例如,由于YORP效应)或其他一些现象。OSIRIS-REx科学小组测量的精确形状和表面特性将使人们能够更好地了解小型小行星旋转速率的变化。
2019-02-28 astro-ph.EP physics.geo-ph
Alternative Sample Mass Measurement Technique for OSIRIS-REX Sample Collection Phase
起源,光谱解释,资源识别和安全-风化层探测器(OSIRIS-REx)航天器是NASA新前沿计划的第三个任务,于2018年12月抵达近地小行星(101955)Bennu。在2020年10月完成样本收集(也称为Touch-And-Go(TAG))后,OSIRIS-REx航天器被设置为验证其收集的样本质量要求(> 60克材料)。本验证将使用经过全面测试的样品质量测量(SMM)方法。在TAG事件后不久,收到了Touch-And-Go样本采集机制(TAGSAM)的成像,旨在确保在继续SMM活动之前机制健康。这些图像显示样本泄漏,促使讨论替代前进路径。持续样品损失的风险和保留尽可能多的材料的愿望导致团队追求加速样品装载时间表并放弃计划的SMM活动。一旦样品被安全地存放在返回舱中,就提出了另一种SMM方法。另一种SMM技术利用来自TAG事件前后相同的TAGSAM运动的反作用轮动量数据来估计航天器转动惯量的变化。动量守恒用于将样品质量与该惯性变化隔离。使用这种新方法,航天器团队能够成功地估计收集的样本质量为250.37 +/- 101 g。
2021-09-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
Modeling optical roughness and first-order scattering processes from OSIRIS-REx color images of the rough surface of asteroid (101955) Bennu
美国宇航局\textquoteright的OSIRIS-REx任务研究的暗小行星(101955)Bennu有一个富含巨石和明显缺乏灰尘的表面,为研究粗糙颗粒介质中单次散射过程的作用提供了一个天然的实验室。我们的目标是定义光学粗糙度和其他散射参数,可能是有用的样品类似物的实验室制备,成像数据的解释,并将返回地球的样品的分析。我们依赖于一个半数值统计模型辅助数字地形模型(DTM)阴影射线跟踪,以获得散射参数在最小的表面元素允许的DTM(面\textasciitilde{} 10厘米)。使用马尔可夫链蒙特卡罗技术,我们解决了所有四波段图像的OSIRIS-REx任务\textquoteright的前四个候选样本网站,高精度激光测高DTM的反演问题。我们重建了每个参数的\emph{a posteriori}概率分布,并区分了初级和次级解。通过光度图像校正,我们发现,低和平均粗糙度斜率的混合最好地描述了Bennu的表面高达$90^{\circ}$相位角。我们检测到一个低的非零镜面反射率,也许表明暴露的表面上的亚厘米单晶夹杂物。我们报告了$27_{-5}^{\circ+1}$的平均粗糙度RMS斜率,$2.6_{-0.8}^{+0.1}\%$的镜面反射比,大约。$4.64_{-0.09}^{+0.08}\%$在550 nm处的单次散射散射,以及两种用于后向散射不对称因子的溶液,$ξ^{(1)}=-…
2020-10-08 astro-ph.EP physics.comp-ph physics.geo-ph
Hubble Space Telescope Observations of Active Asteroid (101955) Bennu
UCLA(加州大学洛杉矶分校);Space Telescope Science Institute(太空望远镜科学研究所)
利用哈勃空间望远镜对活跃小行星Bennu进行高分辨率观测,未发现喷射物质,质量损失率远低于其他活跃小行星,表明许多小行星活动可能低于远程观测阈值,并估算了主带小行星的尘埃产生率。
2026-11-03 astro-ph.EP
OSIRIS-REx Contamination Control Strategy and Implementation
OSIRIS-REx将返回碳质小行星Bennu的原始样本。本文描述了如何基于Bennu的期望和对有限的时间表和预算可以实现的现实理解来定义原始,以及该定义如何流向需求和实现。为了返回原始样品,OSIRIS-REx航天器采样硬件通过精确清洁、材料控制和警戒,保持在100 A/2的水平,并且采样器头上的氨基酸和肼<180 ng/cm 2。通过暴露于航天器组装和测试环境以及太空中的见证材料,进一步表征污染。这一特性描述提供了关于预期背景的知识,并将与存档的航天器部件一起使用,以便在样品被运送到地球进行分析时与样品进行比较。最重要的是,OSIRIS-REx航天器的清洁是通过科学家、工程师、管理人员和技术人员之间的沟通实现的。
2017-10-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
Motion of Dust Ejected from the Surface of Asteroid (101955) Bennu
从2019年1月6日到2019年2月18日,OSIRIS-REx观测到小行星(101955)Bennu喷射出11股尘埃,其中一部分正在逃逸,另一部分被小行星重新捕获。作用在发射尘埃上的典型力的相对大小与太阳系行星和其他小行星的环境有很大不同。在这里,我们表明,从Bennu表面喷射的尘埃颗粒可以在Bennu的引力场中捕获。为此,我们用数值方法计算了从0.1微米到10毫米范围内各种大小的尘埃颗粒的轨迹。发射出的粒子云的形状和命运取决于颗粒的大小:较小的颗粒形成了一个更狭窄的尘埃轨迹,而较大颗粒形成的轨迹则分散得更快。喷出的尘埃可能有四种不同的命运。半径小于1.0 μ m的所有颗粒直接重新撞击Bennu或直接逃逸。相比之下,一小部分的晶粒与半径大于10.0妈妈将影响或逃脱后,执行一些非开普勒革命Bennu。我们的研究结果表明,尘埃颗粒可能会聚集在Bennu和其他活动小行星附近,并且它们可以到达行星际空间和其他天体,这意味着有机物质可以从碳质小行星运输到其他天体,包括地球。
2020-10-20 astro-ph.EP
OSIRIS-REx Sample Analysis Plan -- Revision 3.0
本研究为OSIRIS-REx任务返回的Bennu小行星样本制定3.0版分析计划,搭建假设驱动的协同分析框架,明确分析技术、样本策略、数据管理等内容,以支撑一级任务要求的多维度小行星演化研究。
2023-08-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Internal rubble properties of asteroid (101955) Bennu
OSIRIS-REx任务对小行星(101955)Bennu的探索提供了对这颗碎石堆近地小行星的深入了解。特别是,测量的重力场和详细的Bennu形状模型表明其内部结构存在显着的不均匀性,与其中心的低密度相一致。在这里,我们结合重力反演方法与统计碎石堆模型,以确定构成Bennu的碎石的密度和尺寸频率分布(SFD)指数。最佳拟合模型表明,内部的SFD与表面上观察到的一致,累积SFD指数约为$-2.9$。碎石堆密度约为$1.35$ g/cm $^3$,对应于$12$ %大孔隙率。我们发现最大的碎石颗粒约为$145$ m,而最大的空隙约为$10$ m。
2021-08-23 astro-ph.EP
A Review of Infrasound and Seismic Observations of Sample Return Capsules since the End of the Apollo Era in Anticipation of the OSIRIS-REx Arrival
本文为迎接OSIRIS-REx样品返回舱抵达,综述了阿波罗时代后样品返回舱重返的次声与地震观测研究,指出其可作为人造流星助力流星体大气飞行特性研究。
2023-10-02 astro-ph.EP physics.geo-ph
The OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer (OTES) Instrument
OSIRIS-REx热发射光谱仪(OTES)将提供Bennu的矿物学和热物理特性的远程测量,以绘制其表面,帮助选择OSIRIS-REx采样点,并调查Yarkovsky效应。OTES是一种傅里叶变换光谱仪,光谱范围为5.71 - 100 μm(1750 - 100 cm-1),光谱采样间隔为8.66 cm-1,视场为6.5 mrad。OTES望远镜是一个直径为15.2厘米的卡塞格伦望远镜,它为安装在线性音圈电机组件上的平板迈克尔逊移动镜提供信息。使用单个未冷却的氘代L-丙氨酸掺杂的硫酸三甘氨酸(DLATGS)热释电检测器每两秒对干涉图进行采样。在计量干涉仪中使用冗余的~0.855 μm激光二极管,以提供精确的移动反射镜控制和772 Hz的IR采样。分束器是一个38毫米直径,1毫米厚的化学气相沉积金刚石与金刚石微结构,以尽量减少表面反射。内部校准锥体黑体目标提供辐射校准。在300和1350 cm-1之间的单一光谱中,辐射测量精度<= 2.2 x 10-8 W cm-2 sr-1/cm-1。在150 ~ 380 K的场景温度范围内,绝对积分辐射误差<1%.整个OTES信封尺寸为37.5 x 28.9 x 52.2 cm,质量为6.27 kg。平均功耗为10.8 W。OTES是由亚利桑那州立大学与Moog Broad Reach开发的电子产品。OTES在亚利桑那州坦佩的亚利桑那州立大学校园…
2017-04-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Asteroid (101955) Bennu in the Laboratory: Properties of the Sample Collected by OSIRIS-REx
该研究分析OSIRIS-REx返回的贝努小行星样本,揭示其暗色碳质风化层特性、水蚀变矿物组成及独特同位素特征,证实样本返回对低密度材料研究的重要价值。
2024-04-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
An infrasound source analysis of the OSIRIS-REx sample return capsule hypersonic re-entry
OSIRIS-REx再入舱超音速再入通过次声波源分析验证了阻力主导模型的准确性,实现了与实测数据的高匹配度。
2025-12-02 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ao-ph
OSIRIS-REx Returned a Pristine Sample of Asteroid Bennu: Takeaways from the Mission's Contamination Control and Knowledge Program
OSIRIS-REx 任务确认贝努样本基本原始,仅 1.24% 受污染,通过系统污染控制与知识计划,识别了固有矿物,防止误弃数据,为未来任务提供经验。
2026-09-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Quantifying Surface Heterogeneity Across Asteroid (101955) Bennu using Candidate Site Remote Sensing Data
University of Oxford(牛津大学);NASA Goddard Space Flight Centre(美国宇航局戈达德太空飞行中心);Southwest Research Institute(西南研究院)
通过OSIRIS-REx任务获取的可见光-近红外和热红外光谱,量化贝努表面在2-10米尺度上的矿物组成和物理性质异质性,发现不同采样点间水合指标和硅酸盐波段存在显著差异。
2026-06-12 astro-ph.EP astro-ph.IM stat.AP
QRIS: A Quantitative Reflectance Imaging System for the Pristine Sample of Asteroid Bennu
本文介绍用于OSIRIS-REx贝努原始样品的QRIS定量反射成像系统,说明其多波段反射率成像与定标流程,并指出杂散光和低反射率导致的定标问题限制了QRIS数据的独立使用价值。
2024-05-02 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ins-det
Physical Properties of OSIRIS-REx Target Asteroid (101955) 1999 RQ36 derived from Herschel, ESO-VISIR and Spitzer observations
2011年9月,赫歇尔空间天文台利用PACS光度计进行了一次观测活动,对小行星(101955)1999 RQ 36进行了远红外观测。Herschel观测数据与ESO VLT-VISIR和Spitzer-IRS数据一起通过热物理模型进行了分析,以得出1999年RQ 36的物理性质。我们发现这颗小行星的有效直径在480米到511米之间,形状略微拉长,半长轴比为a/b = 1.04,几何半径为0.045 + 0.015/-0.012,自转矢量在黄道纬度-70度到-90度之间。波长低于12微米的热辐射-源自太阳下的热区域-表明,1999 RQ 36的赤道区表面粗糙度可能有很大的变化,但需要进一步测量才能最终证明。我们确定该小行星的盘平均热惯量为Gamma = 650 Jm-2s-0.5K-1,3-sigma置信区间为350至950 Jm-2s-0.5K-1,相当于25143 Itokawa的观测结果,并暗示1999 RQ36具有类似的表面纹理,也可能是一个碎石堆。这一低丰度表明,1999 RQ 36很可能含有原始的富含挥发物的物质,与其光谱型一致,是OSIRIS-REx取样返回飞行任务的理想目标。
2012-10-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Control of OSIRIS-REx OTES Observations using OCAMS TAG Images
本文利用 OCAMS 下降图像的摄影测量控制结果,经坐标变换与光线追踪修正 OTES 视轴表面截点,将其位置相对先验结果校正约 37 厘米。
2024-01-23 astro-ph.EP astro-ph.IM
Spin-driven evolution of asteroids' top-shapes at fast and slow spins seen from (101955) Bennu and (162173) Ryugu
OSIRIS-REx和隼鸟2的近距离观测为目标小行星(101955)Bennu和(162173)Ryugu的形状演变过程提供了线索。它们带有赤道脊的扁圆形状,或所谓的顶部形状,可能是由于它们现在和过去的旋转条件而演变的。不同的形状演变方案先前提出; Bennu的顶部形状可能是由表面处理驱动的,而Ryugu的可能是由于大变形而形成的。这两种情况似乎不一致。在这里,我们回顾了早期作品中的结构分析,并填补了连接这些解释的空白。我们还采用了半解析技术计算的内聚强度分布在一个均匀旋转的三轴椭球体的整体破坏的顶部形状的机构。假设结构是均匀的,我们的半分析方法描述了不同旋转周期下失效区域的空间变化;表面区域在较长的旋转周期下最敏感,而内部在较短的旋转周期下结构性失效。这一发现表明,顶部形状的演变可能会因旋转和内部结构而有所不同,这可以解释Bennu和Ryugu顶部形状的不同演变情景。我们解释我们的结果作为顶部形状的各种演变过程的指示。
2020-08-10 astro-ph.EP
Widely distributed exogenic materials of varying compositions and morphologies on asteroid (101955) Bennu
使用OSIRIS-REx(起源,光谱解释,资源识别和安全风化层探测器)航天器上的多波段成像仪MapCam,我们确定了77个分布在B型小行星(101955)Bennu表面的外来物质。我们确定的基础上,吸收近1微米,这是无水硅酸盐的指示外生物质。外生物质的空间分辨望远镜相机PolyCam。所有这些物质都比它们的周围环境更明亮,并且它们以各种形态表达:均匀的,角砾岩状的,夹杂物状的等等。夹杂物样特征是最常见的。从MapCam图像中获得了77个位置中的46个位置的可见分光光度法。主成分分析表明,至少有两个趋势:(一)混合Bennu的平均光谱与一个强的1微米波段吸收,可能从辉石丰富的材料,和(ii)混合与一个弱的1微米波段吸收。具有强1微米特征的端元与Howardite-Eucrite-Diogenite(HED)陨石一致,而显示出弱1微米特征的端元可能与HED、普通陨石或碳质陨石一致。在几个可用的近红外反射光谱的变化强烈建议不同的成分之间的外源物质。因此,Bennu可能记录了其母体多次撞击的残留物,这些撞击可能发生在太阳系的早期历史中。此外,至少有一个外生天体的成分与在类似的小行星(162173)Ryugu上发现的外生物质不同,它们表明不同的撞击轨迹。
2021-09-03 astro-ph.EP
Along-trajectory acoustic signal variations observed during the hypersonic reentry of the OSIRIS-REx Sample Return Capsule
本研究利用39个地面次声传感器观测OSIRIS-REx返回舱再入信号,发现信号幅度和周期强烈依赖源高度,源高度为44-62公里,表明受控再入有助于改进大气进入模型和行星防御方法。
2025-03-25 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ao-ph
Gaia view of primitive inner-belt asteroid families: Searching for the origins of asteroids Bennu and Ryugu
本文利用Gaia DR3反射光谱系统研究11个内主带C复合体小行星族,发现Eulalia族和Polana族的光谱分别与贝努和龙宫最相似,为这两颗近地小行星的起源提供了新的观测约束。
2023-08-26 astro-ph.EP
Period-Inverted Blast-Radius Normalization for a Non-Ablating Hypersonic Reentry Source Using OSIRIS-REx Capsule Infrasound
Sandia National Laboratories(桑迪亚国家实验室)
本研究利用OSIRIS-REx舱体次声反演爆炸半径,校准归一化常数k,提出周期-半径快速估计式,为非烧蚀高超声速再入源特征化提供约束。
2026-09-17 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Benchmarking Cylindrical Blast Wave Theory Against the OSIRIS-REx Sample Return Capsule Reentry
Sandia National Laboratories(桑迪亚国家实验室)
本文通过OSIRIS-REx采样返回舱再入事件的数据,评估了现有爆径公式在非烧蚀高速体中的适用性,并展示了信号周期作为约束爆径的稳健观测指标。
2026-05-19 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.class-ph
SPH Simulations for Shape Deformation of Rubble-Pile Asteroids Through Spinup: The Challenge for Making Top-Shaped Asteroids Ryugu and Bennu
隼鸟2号和OSIRIS-REx航天器最近分别访问了小行星Ryugu和小行星Bennu,它们正在旋转顶部形状的瓦砾堆。地面雷达观测到了其他轴对称的顶部形状的近地小行星,其中大多数旋转接近解体旋转周期约3小时。这表明,通过旋转自旋引起的小行星变形产生了顶部形状。虽然以前的一些模拟使用离散元方法表明,旋转的碎石桩可能会产生扁圆形的顶部形状,它仍然不清楚什么样的条件,如组成材料的摩擦角和旋转的时间尺度所需的顶部形状的形成。本文通过对不同速率旋转颗粒体的光滑粒子流体动力学模拟,表明球形碎石桩在破碎前的旋转变形可以根据摩擦角θ d分为三种模式:当θ_{d} < 40 °时为准静态和内部变形,当θ_{d} <50 °时为动态和内部变形,地表滑坡的发生率为φ_{d} > 70度。注意,如果我们考虑在弱重力下碎石桩块体之间的粘聚力的影响,这些明显较大的内摩擦角值是可以接受的。θ_{d} < 60度的天体通过内部变形演化为扁球体,但从未形成定义顶形的明显赤道。相反,如果自旋上升的时间尺度小于几天,则θ_{d} > 70 °的天体通过轴对称表面滑坡变形为轴对称顶部形状。此外,通过时间尺度> 1个月的缓慢自旋上升,θ_{d} > 70度的天体通过局部滑坡变形为非轴对称形状。我们认为,快速自旋机制是最好的轴对称顶部形状的形成。
2021-04-28 astro-ph.EP
Comparison of optical spectra between asteroids Ryugu and Bennu: II. High-precision analysis for space weathering trends
本文通过交叉定标隼鸟2号ONC-T和OSIRIS-REx MapCam数据,揭示龙宫与贝努初始光谱相似但空间风化方向相反,并推断C型复合小行星可能源自光谱斜率更均匀的物质。
2024-07-07 astro-ph.EP physics.space-ph
Geophysical Observations of the 24 September 2023 OSIRIS-REx Sample Return Capsule Re-Entry
本文介绍了2023年9月24日OSIRIS-REx样品返回舱再入时开展的最大规模地球物理观测活动,部署400多个次声、地震、DAS和GPS传感器及气球,获得了近远场普遍检测的丰富数据,为流星体与行星大气相互作用研究及未来任务提供重要参考。
2024-09-28 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.geo-ph
Physical Analysis of Bennu Samples Reveals Regolith Production by Collisional Disruption on Near-Earth Asteroids
Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory(约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室);Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona(亚利桑那大学月球与行星实验室);Vatican Observatory(梵蒂冈天文台);Hopkins Extreme Materials Institute, Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学霍普金斯极端材料研究所);Jacobs-JETS, NASA Johnson Space Center(NASA约翰逊航天中心雅各布斯-JETS);University of Calgary(卡尔加里大学);EAPS, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院地球、大气与行星科学系);Arizona State University(亚利桑那州立大学);National Air and Space Museum, Smithsonian Institution(史密森尼学会国家航空和航天博物馆);Astromaterials Research and Exploration Science (ARES), NASA Johnson Space Center(NASA约翰逊航天中心天体物质研究与探索科学部);Planetary Science Institute(行星科学研究所);INAF, Astronomical Observatory of Padova(意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台);University of Rochester(罗切斯特大学);Southwest Research Institute(西南研究院);Department of Geology, Rowan University(罗恩大学地质系);Department of Earth and Planetary Sciences, American Museum of Natural History(美国自然历史博物馆地球与行星科学系)
研究通过分析贝努样本和实验室实验发现,碰撞碎片在微重力环境下被保留,表明碰撞破坏是松散层形成的主要机制,适用于其他高孔隙率的近地小行星。
2026-04-21 astro-ph.EP physics.geo-ph
Periodic Motion near the Surface of Asteroids
我们感兴趣的是小行星表面附近的周期运动和分叉。研究了不规则小行星的重力场和小行星表面附近粒子的运动方程。讨论了三重小行星216 Kleopatra和OSIRIS REx任务目标小行星101955 Bennu的周期运动。我们发现,不规则小行星表面附近的运动是相当不同的表面附近的同质球状天体的运动。围绕小行星101955 Bennu和216 Kleopatra的周期性运动表明,轨道的几何形状可能非常复杂。同一颗不规则小行星在其表面附近既存在稳定的周期运动,也存在不稳定的周期运动。这种不稳定的周期性运动可以是共振的或非共振的。在三重小行星216 Kleopatra的主星的同一重力场中,周期轨道的倍周期分岔和伪倍周期分岔共存。发现周期轨道的倍周期分岔和周期轨道的伪倍周期分岔都有四条不同的路径。在三重小行星216 Kleopatra的主星位场中发现的伪倍周期分岔表明,在主星赤道面附近存在稳定的周期轨道,这解释了三重小行星216 Kleopatra的两个小卫星Alexhelios和Cleoselene运动稳定性的原因。
2015-11-25 astro-ph.EP
Ryugu's observed volatile loss did not arise from impact heating alone
Hayabusa 2和OSIRIS-REx飞行任务探测的包括Ryugu和Bennu在内的碳质小行星可能是内太阳系挥发物的重要载体。然而,Ryugu经历了重大的挥发性损失,可能是由于超高速撞击加热。在这里,我们介绍了撞击实验,其速度与在主小行星带中预期的速度相当(3.7公里/秒和5.8公里/秒),并使用模拟目标材料。我们发现,由于影响从目标材料的挥发物的损失是不足以占所观察到的挥发性耗尽的Ryugu。我们认为,在主小行星带的相互碰撞不太可能是唯一负责的挥发物从龙宫或其母体的损失。相反,我们认为,额外的过程,例如与其形成的机制和时间的多样性,是必要的,以占可变的挥发性含量的碳质小行星。
2022-05-19 astro-ph.EP
Very weak carbonaceous asteroid simulants I: mechanical properties and response to hypervelocity impacts
两个正在进行的样品返回空间任务,Hayabusa 2和OSIRIS-REx将从碳质近地小行星Ryugu和Bennu返回地球小行星风化层。导致风化层产生的两个主要过程是微陨石撞击和热裂解。在这里,我们报告的生产弱模拟材料,类似碳质陨石与CM样的组合物,Bennu和Ryugu的初步组成结果。这种小行星模拟物的抗压强度和抗弯强度分别为1.8+/-0.17和0.7+/-0.07 MPa。模拟物在室温下的热导率(在空气中)在0.43和0.47 W/m/K之间。为了区分由这些过程中的每一个产生的风化层的类型,我们提出和讨论的实验活动的结果集中在实验室超高速影响,使用2级轻气枪的肯特大学,模仿微陨石轰击。我们发现,这一过程产生monomineralic和multimineralic碎片,导致难以区分这两个过程,至少在这些弱材料。
2021-11-30 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.geo-ph
Compositional study of asteroids in the Erigone collisional family using visible spectroscopy at the 10.4 m GTC
两颗原始近地小行星(101955)Bennu和(162173)Ryugu将由一艘航天器访问,目的是将样品送回地球。由于这些天体被认为起源于主带内部原始碰撞族(Erigone、Polana、Clarissa和Sulamitis)或这些族以外的小行星背景,因此对这些原始种群的定性将提高飞行任务的科学回报。这项工作的主要目标是阐明的组成Erigone碰撞家庭的可见光谱。小行星(163)Erigone已被归类为原始天体,我们期望这个家族的成员与母体的光谱型一致。我们已经获得了可见光谱(0.5至0.9微米)的Erigone家庭的101名成员,使用OSIRIS仪器在10.4米大加那利望远镜。我们发现,87%的天体具有典型的原始可见光谱,与(163)Erigone一致。此外,我们发现这些物体中有很大一部分(约50%)存在水蚀变的证据。
2017-01-13 astro-ph.EP
Arecibo Radar Observations of Near-Earth Asteroid (3200) Phaethon During the 2017 Apparition
我们报告了Arecibo S波段(2380 MHz; 12.6 cm)雷达观测近地小行星(3200)Phaethon在2017年12月出现时,Phaethon在地球的0.07 au内通过。分辨率为每像素75米的雷达图像显示,在赤道处有一个直径超过6公里的大致球形,有几个可辨别的表面特征,范围达数百米。其中包括一个可能的陨石坑,直径超过1公里,位于$^{\circ}$纬度30以下,以及一个靠近两极的大约600米的雷达黑暗区域。总体而言,法厄同的雷达图像让人想起OSIRIS-REx任务的目标(101955)Bennu。因此,法厄同的形状被怀疑有一个赤道脊,类似于其他几个雷达观测到的近地小行星的顶部形状模型,以及隼鸟2号航天器返回的(162173)Ryugu的光学图像。对雷达数据的初步分析没有发现卫星,也没有迹象表明在这些观测时有尘埃昏迷。
2019-02-03 astro-ph.EP
The science from asteroid sample return missions
Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency(宇宙科学研究所);Rowan University(罗文大学);Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona(亚利桑那大学);Department of Earth and Planetary Sciences, American Museum of Natural History(美国自然历史博物馆);The University of Tokyo(东京大学)
通过分析小行星样本,研究行星形成过程、有机物和水的早期地球输送以及潜在危险小行星的性质,揭示地球起源与未来保护的关键。
2026-04-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
Physical Characterization of 2015 JD1: A Possibly Inhomogeneous Near-Earth Asteroid
小行星等无空气物体的表面暴露于许多可以改变其物理性质的现象。Bennu是OSIRIS-REx任务的目标,它已经展示了一个小物体的表面是多么复杂。2019年11月,具有潜在危险的小行星2015 JD 1经历了距离地球0.0331 au的近距离接近。我们根据2019年11月期间获得的地基雷达,光谱学和光度观测结果,介绍了2015 JD 1的物理特性。阿雷西博天文台的雷达偏振测量显示了一个形态复杂的表面。延迟多普勒图像显示一颗接触双星小行星,估计可见范围约为150米。我们的观测表明,2015 JD 1是一颗E型小行星,其表面成分类似于Aubrites,这是一类分化的顽火辉石陨石。2015 JD 1的动力学性质表明它来自与木星的$ν_6$共振,与主要E型天体的光谱比较表明它可能来自与E型(64)安吉丽娜的祖先相似的母体。值得注意的是,我们发现2015 JD 1表面的旋转光谱变化从红色到蓝色光谱斜率。我们的成分分析表明,光谱斜率的变化可能是由于2015年JD 1的一个区域缺乏铁和硫化物和/或粒度的差异。
2022-07-11 astro-ph.EP
A pre-flyby view on the origin of asteroid Donaldjohanson, a target of the NASA Lucy mission
针对Lucy即将飞掠的C型小行星Donaldjohanson,本文更新Erigone家族年龄并分析Yarkovsky、YORP及碰撞演化,为飞掠观测提供约束。
2025-03-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
Meteoroid Stream Formation Due to the Extraction of Space Resources from Asteroids
[摘要]小行星采矿并不一定是一个遥远的前景。隼鸟2号和OSIRIS-REx最近与近地小行星进行了重新确认,并将把样本送回地球。虽然这些任务有重大的科学动机,但也有资源利益。空间机构和商业实体对可用于在空间生产火箭燃料的冰和含水矿物特别感兴趣。主要空间机构的国际协调路线图取决于对这些天体自然资源的利用。几家公司已经制定了从近地天体中拦截和提取水和矿物质的计划,因为即使是一颗小行星也可能具有很高的经济价值。然而,小行星表面重力低,可能会造成采矿废物的释放和随后形成碎片流,这是小行星采矿的一个后果。在提取过程中控制材料的策略最终可能仍然需要有目的地丢弃废物,以避免管理不必要的质量。使用模拟,我们探索采矿碎片流的形成,通过整合从四个选定的小行星释放的粒子。其中包括辐射效应,并探讨了碎片大小的范围。模拟结果被用来研究碎片流形成的时间尺度、碎片流的大小以及与零星流星体相比的流星体通量。我们发现,巨大的采矿活动导致的损失的百分之几的小行星的质量或更多,它是可能产生的流,超过零星的流量在流交叉的一些流星体的大小。这些模拟的结果旨在突出显示NewSpace活动可能产生的潜在意外后果,这可能有助于为制定国际空间资源准则的努力提供信息。
2019-11-28 astro-ph.EP
Orbital Stability of Earth Trojans
地球木马2010 TK $_7$的唯一发现和随后的OSIRIS-REx的发射促使我们研究地球三角拉格朗日点$L_4$和$L_5$周围的稳定性。本文给出了$(a_0,i_0)$平面上详细的动力学映射,并用谱数(SN)表示其稳定性。两个主要的稳定区域,分离的混沌区域所产生的$ν_3$和$ν_4$长期共振,被发现在低($i_0\leq 15^\circ$)和中等($24^\circ\leq {i_0}\leq 37^\circ$)倾角分别。最稳定的轨道位于$i_0=10^\circ$之下,它们可以在太阳系的年龄中存活下来。节点长期共振$ν_{13}$可以根据初始值改变$0^\circ$到$\sim 10^\circ$的倾角,而$ν_{14}$可以将倾角抽升到$\sim 20^\circ$和更高。动力学图中的精细结构与更高程度的长期共振有关,其中不同类型的长期共振主导不同的区域。蝌蚪和马蹄轨道的动力学行为,反映在他们的长期岁差,显示出很大的差异,在频率空间。蝌蚪轨道的长期共振对内行星的频率漂移更敏感,因此不稳定性可能会扫过相空间,导致蝌蚪轨道的清除。我们更有可能在马蹄形轨道上找到地球伴侣。雅科夫斯基效应可以在不同程度上破坏地球特洛伊人的稳定。我们数值计算得到的公式描述的稳定性的影响Yarkovsky效应,并发现之间的不对称性的反时针和逆行旋转地球特洛伊。基本上排除了存在小型原始地球特洛伊木…
2018-12-04 astro-ph.EP
Mobility and Science operations On An Asteroid Using a Hopping Small Spacecraft on Stilts
University of Arizona(亚利桑那大学)
近地空间有数千颗小行星,主带有数百万颗。它们的物理性质和组成各不相同,是早期太阳系的时间胶囊。这使它们成为行星科学,资源开采,行星防御/安全以及星际仓库和通信中继的战略位置。在小行星上着陆并操纵其表面材料仍然是一个充满高风险的未解决的重大挑战。小行星表面可能包含从坚硬的巨石到松散地由凝聚力和非常低的重力保持的柔软风化层的一切。即将到来的任务Hayabusa II和OSIRIS-REx将执行触摸和操作,以减轻在小行星上着陆的风险。这限制了接触时间并且需要用于悬停的燃料消耗。一个重要的未知数是卡住或与表面产生硬碰撞的问题。增进近地物体知识航天器穿透器(SPIKE)飞行任务概念将利用一个小型卫星总线,该总线由氙燃料离子发动机推进,并将包含一个可延伸、低质量、高强度的吊杆,吊杆尖端装有力矩传感器。SPIKE将能够与小行星表面接触,在那里它将进行详细的风化层分析和地震学以及重力测量,同时将主航天器总线保持在安全距离。使用一个或多个长支柱使航天器不必在小行星上方盘旋,从而大大减少或消除了进行科学操作时的燃料使用。这使得更长的任务,包括一系列的跳跃到多个地点的小身体表面。
2018-01-29 astro-ph.EP cs.RO
Enabling tomorrow's planetary defence and space resource economy: Autonomous fleet-based asteroid rendezvous missions
University of Liverpool(利物浦大学);NASA(美国国家航空航天局);Colorado Center for Astrodynamics, University of Colorado(科罗拉多大学轨道动力学中心);Institute of Space and Astronautical Science (ISAS), JAXA(宇宙科学研究所 (ISAS),日本宇宙航空研究开发机构)
本文提出英国应通过自主低成本小行星交会任务,加强近地天体探测、参与国际行星防御任务、发展自主交会与原位表征技术,并推动空间资源经济,以提升行星防御能力和战略优势。
2026-06-01 astro-ph.EP astro-ph.IM