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國家太空中心 黃正中研究員
美國國家航空太空總署(NASA)所屬的近地天體研究中心(Center for NEO Studies)是小行星追蹤機構，在太陽系裡面，小行星和行星一樣環繞太陽運動，但體積和質量比行星小得多，至2020年7月太陽系內已有約95.9萬顆小行星被確認3，大多數已知的小行星軌道，大部分位於火星和木星軌道之間的主小行星帶內，近地天體研究中心的任務為長期監控，計算靠近地球小行星的運行軌道，並提出早期預警以避免小行星碰撞地球，並對下一(22) 世紀近地小行星撞擊概率進行全面評估。
▲ 小行星大部分位於火星(Mars)和木星(Jupiter)軌道之間
(圖片來源：https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f3/InnerSolarSystem-en.png)
除了小行星可能與地球相撞之外，太陽系中的小行星對於過去對地球生物圈的演化也很重要，小行星的物理組成各不相同，過去科學家對於小行星的組成了解甚少，天文學家將天空分區域拍攝，利用天文望遠鏡照相，分析光譜研究物理性，近年來利用太空船近距離研究小行星，為人們提供重大科學意義。
進入太空旅行的年代之前，小行星即使在最大的望遠鏡下也只是一個針尖大小的光點，它們的形狀和地形仍然是未知的奧秘；第一次獲得小行星的特寫鏡頭是1991年伽利略號掠過小行星帶時拍攝到的照片，看起來就像是一個超級大的石頭。
▲ 伽利略號拍攝到的小行星
(圖片來源：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B0%8F%E8%A1%8C%E6%98%9F#/media/File:951_Gaspra.jpg)
為什麼要探索小行星
前往小行星探險有許多理由，包括瞭解太陽系形成的原因，避免小行星碰撞地球造成浩劫，到小行星開採地球上稀有或耗盡的物質的來源，或供應太空旅行所需物質，例如水、能源的供應站等等。
小行星的組成
科學家從天文望遠鏡的顏色，反照率和光譜特徵的小行星分類，分析小行星表面材料的成分和組成，近年人們通過光譜分析對這些小行星的研究，發現大約有75%小行星的表面含碳，17%由矽化物組成4，其它小行星大多是鎳-鐵金屬結構組成，少數含有冰的成分。
隼鳥號太空船5
隼鳥號（はやぶさ）是日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的小行星探測計畫；隼鳥1號在2003年發射，2010年攜帶絲川(Itokawa)小行星樣本返回地球；後續的隼鳥2號在2014年發射，追蹤龍宮星(Ryugu)小行星， 2019年接近小行星向小行星表面發射子彈製造隕石坑，再降落小行星採集地表下之碎石標本，隼鳥2號是人類首次通過發射金屬子彈製造隕石坑。
為什麼要製造隕石坑呢？
這是為了評估整個銀河系以及最終整個宇宙的生命起源，小行星形成以後長期受到太陽風，以及宇宙射線的輻射風化，實際上在小行星表面覆蓋一層風化物質，為了採集沒有風化的原始樣本，隼鳥2號太空船用子彈製造隕石坑，太空船射擊以後巧妙的操控避開碎石，太空船再返回小行星，接近、降落從人工隕石坑採集樣本。
起源-光譜號(OSIRIS-Rex)」太空船
美國太空總署選擇本努(Bennu)小行星作為探測目標的原因，是它的年齡大約為45億年，與太陽系的年齡接近，並且被認為含有被礦物質鎖住的水，科學家認為本努小行星是一個保存完好的宇宙時間膠囊，可以探索太陽系來源的秘密。
美國航空太空總署於2016年發射，起源-光譜號(OSIRIS-Rex)太空船2進行深空探險，4年後在今(2020)年8月22日接近本努小行星，成功降落開始收集樣本，在10月底從本努小行星收集的材料，固定到樣品返回艙6 中返回地球。
▲ 從小行星Bennu表面收集的物質的罐放在OSIRIS-REx航天器的樣品返回艙內。
(圖片來源：NASA/GSFC/Univ. of Arizona/Lockheed Martin)
發現豐沛礦產的小行星
最近，美國航空太空總署發現太陽系一顆名為「靈神星」「16 Psyche」7的小行星，蘊含著豐沛的鐵、鎳所組成的金屬，其價值估計高達1萬萬億美元($10,000 quadrillion USD)，這顆距離地球約3.7億公里，位於火星與木星之間，寬度大約226公里，NASA計畫在2026年登上「16 Psyche」探索這顆小行星的礦產實際含量。
▲ 16 Psyche小行星(左)與月球尺寸(右)對照
(圖片來源：https://www.slashgear.com/asteroid-16-psyche-a-quick-primer-as-nasa-enters-phase-c-22574350/
太空採礦和太空「加水」站
近年來高科技產品使用許多稀有元素，地球上部分元素已經過度開採，人們意識到礦產是不可替代資源；根據亞利桑那州立大學的地球與太空探索學院研究8，發現在宇宙超新星爆炸中產生的稀有元素，例如鉛、鎳、鉑、金以及放射性和稀土等等重要元素，散佈在整個銀河系的部分小行星，這些是經濟發展所需要的元素。
除此之外，小行星可以做為人們太空旅行中的中繼站，因為人類和其他生物都需要補充水，有了水份可以分解出來氧氣和氫氣，氧氣可以提供太空人呼吸，用作火箭和其他高能化學反應的氧化劑；氫氣則是深空旅行的理想燃料。
近年來逐漸形成的太空產業，小行星的資源探勘已經引起各國注意，相繼組成太空採礦公司，例如美國行星資源公司（Planetary Resources）、深空工業(Deep Space Industries, DSI)通過仔細研究小行星的組成，選擇有那些小行星可提供最豐富的原材料，布局太空採礦已經成為各國太空探險的競逐焦點。
參考網站
