未被发现的额外卫星可能绕地球运行。它们能帮助我们成为行星际物种吗？

由于距离地球较近，小卫星是探索的主要候选者。现在，一些科学家希望利用这些微型卫星将人类进一步推向宇宙。

2006 年，天文学家在美国宇航局支持的亚利桑那州卡塔琳娜天空调查中发现了一个奇特的天体，漂浮在绕地球运行的数千颗人造卫星的海洋中。仔细观察后，他们确定该物体不仅仅是另一块太空垃圾。相反，它是一颗天然卫星，被暂时拉入与地球一起的塔加隆轨道，类似于月球。

这个“小卫星”被命名为 2006 RH120，直径只有几米。但与实际的月球不同的是，这个天体是一个短暂的地球伴侣，在被逐出地球轨道之前仅绕地球运行了一年。十多年后，卡塔利娜巡天计划的科学家们发现了另一个小卫星（2020 CD3）——它的大小与一辆小型汽车相当——在地球轨道上漫游，之前它于 2020 年 3 月脱离了地月系统的影响。

由于它们靠近地球，这些小卫星值得进行密切的科学审查。但最近，一些专家出于不同的原因关注小卫星和其他近地小行星：它们有可能成为我们探索宇宙的垫脚石。

“我们还没有成为行星际物种，”麻省理工学院行星科学教授理查德·宾泽尔（Richard Binzel）告诉《生活科学》。小卫星可能成为“当你学习人类如何在行星际空间中运作并最终到达火星时实现的里程碑”。

垫脚石

2016 年 9 月，美国国家航空航天局 (NASA) 发射了无人驾驶的 OSIRIS-REx 航天器，执行从具有潜在危险的小行星 Bennu 收集样本的任务，该小行星有2,700 分之一的可能性2182 年撞击地球。七年后，奥西里斯 REx 带着这颗 45 亿年前小行星的一小块返回地球。

OSIRIS-ReX 任务的成功激励了科学家们规划近地探索的下一阶段。宾泽尔说，一个想法是使用近距离小行星作为火星任务的垫脚石。

他说，回收贝努是朝着正确方向迈出的一步，但在测试我们的技术以进一步扩展到宇宙时，可能会有更好的目标。最近的贝努距离地球约 186,000 英里（300,000 公里），每隔几年才会穿过地球绕太阳的轨道。结果，该任务花费了七年时间，耗资估计为 11.6 亿美元。

宾泽尔说，另一方面，小卫星是最容易从地球到达的小行星之一。

“要到达太空中的任何地方，你必须改变你的速度，”宾泽尔说。小卫星是重力很小的小天体，所需的速度变化或 delta-V 较低，这意味着将航天器从低地球轨道运送到近地轨道不需要太多推进力与小行星会合。

鉴于这些特性，迷你月球任务所需的燃料比前往许多其他宇宙天体的旅程要少。宾泽尔在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志：“只需要一股燃料就可以离开迷你月球并返回地球。”

研究表明，前往小卫星的旅程往返大约需要 100 天。 （我们的永久月球距离我们大约三天的路程，但它需要美国宇航局的土星五号火箭 203,400 加仑（770,000 升）煤油燃料和 318,000 加仑（120 万升）燃料升）液态氧只是为了离开地面。

虽然迷你月球任务很有希望，但这种策略的缺陷可以追溯到其短暂性，这可能使得在天然卫星从其围绕地球的短期旅程中弹出之前很难计划和执行任务。

宾泽尔说：“它们位于地球的轨道上，所以它们就像一只宠物。” “你养了一段时间的临时宠物，然后它们就消失了。”

通过对附近的小卫星和其他近地小行星执行任务，美国宇航局和其他航天机构可以测试其技术在深空的有效性，包括生命支持系统、发动机和推进系统，Paul Abell，美国宇航局小天体探索首席科学家告诉《生活科学》杂志。

“前往火星是非常非常大的一步，”他说。 “有很多事情必须发生，所以我们为什么不看看地月系统和火星之间的一些近地小行星呢？”

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这些迷你月球之旅还可以帮助科学家们致力于不同的追求，这对于到达火星同样至关重要：开采水。

水不仅对于水合作用至关重要，而且对于制造额外的火箭燃料（通常是液氢）也至关重要。这是到达火星所需的距离，火星距离地球平均1.4亿英里（2.25亿公里）。

目前，航天器必须从地球携带所需的所有水和燃料。液体增加的巨大重量驱动了“火箭方程的暴政”，该方程指出，随着有效载荷质量的增加，摆脱地球引力所需的推进剂的量也必须增加。

从本质上讲，如果美国宇航局稍微增加航天器的有效载荷质量，他们就必须添加更多的燃料才能使其离开地面并进入轨道，而燃料本身会增加更多的升力重量，从而形成恶性循环。阿贝尔说，打破这一循环的关键是找到一种在太空补充燃料的方法。

“当你去度假时，当你乘飞机或开车去任何地方时，你不会在整个往返过程中携带所有氧气、所有食物和所有东西，”阿贝尔说。 “嗯，这是同一类型的事情。我们不想从地球上带走所有东西，一路出去然后回来，因为那太昂贵了。”

好消息？近地小行星可能是太空加油站的理想候选者。 不断发展 机构的研究表明，许多近地小行星富含矿物质和水，这些矿物质和水被锁在岩石内。如果可以获取这些水，它可以分解成氢气和氧气，这两种物质都是制造火箭燃料的关键元素。

阿贝尔说：“如果你能够获取并利用这些水，你就会突然有水喝，有氧气呼吸，更重要的是，你有火箭燃料。”

火箭燃料

目前，NASA 的大部分工作都集中在从月球采集水，但许多商业公司 - 包括 Karman+、TransAstra 和 AstroForge — 他们将目光投向小行星，进行水和金属开采。

专家表示，这些作业尚未开始实施，主要是由于获取这些浮石所需的成本和技术。但根据 2018 年的一项研究，迷你月球任务可以为公司提供一个训练场来测试“小行星采矿技术未来商业应用的可行性”，从而帮助简化运营。

然而，小卫星本身可能不是为航天器提供燃料的最佳选择，因为它们很小，表面因“长时间坐在阳光下做饭”而干燥，宾泽尔说。

夏威夷大学天文学家、2018 年研究的主要作者罗伯特·杰迪克怀疑许多小卫星不含水，因为它们可能已经脱离月球或被拉入月球来自主小行星带的边缘，这两者都表明水的潜力较低。 然而，包括阿贝尔在内的其他科学家认为这是可能的。宾泽尔则更为乐观，他表示模型中存在很多不确定性。 “你不看看才知道！”他建议道。

杰迪克说，即使小卫星缺水，它们也可以让公司“测试他们在小行星附近操纵航天器的能力”。杰迪克目前正在与 TransAstra 合作开发从小行星开采水的技术。

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寻找更多小卫星

小卫星体积小且运动速度快，使得现有的地面望远镜很难探测到它们。然而，一台新的望远镜可能很快就会改变这一点。位于智利安第斯山脉高处的维拉·C·鲁宾天文台的建设已接近完成，该天文台将容纳世界上最大的数码相机。

从 2025 年开始，这台被称为“时空遗产勘测”的相机将在 10 年内每晚拍摄 700 张照片，以高精度 6 太像素级别对太阳系进行编目。对宇宙的彻底探索将帮助科学家了解暗物质和暗能量等神秘物质。根据 2020 年的模拟，通过量身定制的方法，它还可以帮助天文学家每三个月检测一次小卫星。

到 2027 年，NASA 的另一台仪器，称为 NEO Surveyor，将从太空探测小行星。测量员将每两周完成一次对天空的全面扫描，以描述地球轨道附近潜在危险的小行星和彗星的特征。虽然这架红外太空望远镜的主要目标是保护人类免受“行星杀手小行星”的侵害，但它有可能在此过程中发现微小的小卫星。

专家告诉《生活科学》杂志，现在判断迷你月球任务是否会在航天器技术或采矿作业中发挥关键作用还为时过早。但无论如何，研究这些临时的地球伴星和其他近地小行星可以为解开太阳系之谜提供重要线索，宾泽尔说。许多科学家认为，像本努这样的近地小行星可能在地球历史的早期就将生命的种子带到了地球。

他说，为了追踪太阳系的化学起源并寻找地球上生命的成分，小卫星是一个很好的去处。

“但我们之前没有去找他们的原因是他们的数量并不多，”宾泽尔说。 “我们现在刚刚发现它们。但它们将成为最前沿，因为我们有新的望远镜上线。”