Technology Innovation Institute 完成小行星着陆探测器研制，助力阿联酋具有里程碑意义的小行星带探测任务

在这项开创性任务中，TII 探测器将搭乘 MBR Explorer 航天器飞掠主小行星带中的六颗小行星，随后着陆于第 269 号小行星 Justitia，使其成为人类历史上第七颗有探测器抵达表面的小行星TII 探测器在阿布扎比完成设计、制造和测试，是本次任务中唯一可独立释放的载荷，将在 Justitia 周围及其表面完全自主运行第 269 号小行星 Justitia 被认为形成于太阳系外围遥远的柯伊伯带，可能保留着有关行星形成过程中水和有机物分布的线索点击此处观看 EMA 主题宣传片

Technology Innovation Institute（TII）近日亮相了其为阿联酋小行星带探测任务（Emirates Mission to the Asteroid Belt，简称 EMA）研制的本土探测器。

该探测器即将运往美国科罗拉多州，与 MBR Explorer 航天器完成最终集成，为计划于 2028 年进行的发射做好准备。

在这项具有历史开创意义的任务中，TII 探测器将对两颗行星和七颗小行星进行成像——先飞掠主小行星带中的六颗小行星，最终与第七颗小行星——第 269 号小行星 Justitia——交会并着陆。

如果着陆成功，Justitia 将成为人类历史上第七颗有探测器抵达表面的小行星。

该探测器由 TII 推进与空间研究中心联合阿联酋航天局、HEX20、Khalifa University 及 UAE University 国家空间科学与技术中心，在阿布扎比完成设计、制造和测试的全部流程，是本次任务中唯一可独立释放的载荷。

在任务航程的最远端，探测器将与 MBR Explorer 分离，着陆于 Justitia 表面，并在深空中完全自主运行，拍摄近距离图像、挖掘表层物质，为深入了解这颗小行星的组成和物理特性提供新的信息。

第 269 号小行星 Justitia 被认为形成于柯伊伯带，随后在太阳系形成早期迁移至主小行星带。

负责监管 TII 的阿布扎比政府机构先进技术研究委员会秘书长、阿联酋最高航天委员会成员 Faisal Al Bannai 阁下表示：“要建立过硬的技术实力，就必须迎接能够推动自身不断突破的挑战。

对这项任务而言，挑战就是研制一台必须在深空中自主决策、自主运行的探测器。

我们的团队已经在阿联酋本土开发出了这项技术。

尽管任务尚未启程，我们的研制能力已经得到拓展。

国家自主技术能力正是在这样的过程中不断提升：攻克一个难题，再向更大的挑战迈进。

”

第 269 号小行星 Justitia 是迄今在主小行星带中观测到的颜色最红的天体之一。

与邻近的小行星相比，它的光谱更接近海王星之外的柯伊伯带天体，表明它可能形成于寒冷的太阳系外围，位于甲烷和甲醇冻结边界以外的区域，随后在太阳系历史早期向内迁移，进入目前位于主小行星带的轨道。

其表面被认为覆盖着由这些冰冻物质经辐照后生成的复杂有机物。

探测这样一颗天体，无需历经长达十年的航程前往柯伊伯带，就能让国际科学界接触到原本远超实际探测范围的物质，并获取有关行星形成过程中水和挥发性物质分布的证据。

TII 首席执行官 Najwa Aaraj 博士表示：“EMA 探测器展现了将前沿研究转化为可执行实际任务的工程成果所能开启的可能。

TII 团队开发的这一系统，旨在经受极端环境考验，以极高精度运行，并在距离地球数十亿公里的地方取得具有重要价值的科学成果。

这项任务不仅体现了我们人才队伍的卓越水平，也彰显了阿联酋积累的深厚科学与工程实力，使我们能够参与全球一些最具雄心的太空任务并作出贡献。

”

MBR Explorer 航天器将在八年间飞行约 50 亿公里，利用金星、地球和火星进行引力辅助机动，近距离飞掠六颗小行星，随后抵达第 269 号小行星 Justitia。

航天器计划于 2028 年 3 月从日本发射，受行星间相对位置的限制，发射窗口仅有三周。

由于航天器本体无法安全接近至距小行星表面数公里以内，探测器将与其分离，着陆于小行星表面，完成本次任务中距离最近的观测。

TII 推进与空间研究中心首席研究员 Elias Tsoutsanis 博士表示：“工程上的挑战不仅在于抵达 Justitia，更在于确保探测器经受住八年航程的考验后，仍能在最关键的时刻精准运行。

从硬件和热设计到机载软件，每一部分都针对最终交会的要求进行了设计和测试。

”

探测器在整个任务期间完全自主运行，发射后不再接收来自地球或 MBR Explorer 航天器的任何指令。

机载软件将自主决定何时拍摄、拍摄多少张图像，以及哪些图像值得保留。

这一能力由 TII 自主设计开发的数字处理单元提供支持，该电路板负责探测器的数据处理、图像筛选和电源管理。

探测器无需等到抵达 Justitia 才开始工作，而是在整个巡航期间与航天器上的其他载荷一同开展成像，并以约六个月为间隔回传数据。

其配备的一台广视场相机和一台窄视场相机，可兼顾整体环境成像与高分辨率数据采集。

TII 推进与空间研究中心首席科学家兼执行主任 Anton Ivanov 博士表示：“这台探测器的独特之处，在于我们赋予了如此紧凑的系统高度自主运行的能力。

一经释放，它就必须在远离地球的地方自主感知、自主决策、自主运行。

该项目还帮助培养了阿联酋工程师，并进一步增强了在阿联酋建设具有全球竞争力的航天技术生态系统所需的先进能力。

”

抵达 Justitia 后，MBR 航天器将绕其运行约七个月，最初的轨道高度为 250 公里，随后经由一系列更低的轨道逐步下降。

探测器将于 2036 年初在一次低空飞越期间释放，随后下降并接触小行星表面，其间持续拍摄图像，并向上方的航天器传输数据。

随后获取的图像将帮助科学家研究表层之下的物质，揭示从轨道上无法探明的物质特性。

EMA 是阿联酋第二项行星际探测任务，也是该国首次在境内完成航天器设计、工程研制、组装和测试的行星际探测任务。

这项任务也是阿联酋国家层面持续投入航天领域的一部分。

2026 年 5 月，最高航天委员会批准了一项规模为 10 亿阿联酋迪拉姆的国际航天合作计划，旨在推动阿联酋研究机构与国际同行开展合作，促进先进航天技术本土化，并培养阿联酋本土人才，助力落实《2031 年国家航天战略》。

先进技术研究委员会(ATRC)秘书长Faisal Al Bannai阁下与阿联酋航天局主席Belhoul Al Falasi阁下在由Technology Innovation Institute (TII)为阿联酋小行星带探测任务(EMA)研制的阿联酋国产探测器模型上签字。

该探测器由TII在阿联酋完成设计、制造和测试（照片：TII）

标准原子量：藏在元素周期表里的小数秘密

为什么原子量这么“不整齐”？这一切，都要从“标准原子量”说起。

编辑搜图 什么是标准原子量？ 标准原子量，又称相对原子质量，指的是某元素的一个原子的平均质量与碳-12原子质量的1/12的比值。

也就是说，科学家们约定：把一个碳-12原子质量的十二分之一作为“1把尺子”，其他原子的质量都拿来和这把尺子比，得到的倍数就是该元素的原子量。

为什么偏偏选碳-12？这背后有历史的选择。

早期的化学家曾把氢的原子量定为1，但后来发现氢也有多种同位素，直接用氢做标准会带来混乱。

经过反复权衡，1961年国际纯粹与应用化学联合会正式确定以碳-12为原子量的基准。

碳-12在自然界中分布最广、性质稳定，三个氦原子在恒星内部聚合成一个碳-12，这个“天选之子”最终成为衡量所有原子质量的标尺。

编辑搜图 为什么原子量常常带小数？ 答案很简单：因为大多数元素都有多种同位素。

碳就有碳-12、碳-13和碳-14三种稳定同位素，其中碳-12占绝对多数，但还有少量碳-13和微量的碳-14混在一起。

标准原子量并不是某个单一原子的质量，而是按照自然界中各同位素的丰度（占比）加权计算出来的平均值。

所以碳的原子量不是正好12，而是12.011。

编辑搜图 同理，氢有三种同位素：氕（氢-1）、氘（氢-2）、氚（氢-3），其中氕占比超过99.98%，但微量的氘和氚把平均质量往上拉了一点，于是氢的原子量变成1.0079。

每一个带小数的原子量，其实都是同位素“平均分”的结果。

原子量为什么重要？ 原子量是连接宏观世界与微观世界的桥梁。

没有它，化学家无法计算化学反应中物质的质量关系，无法配制精确浓度的溶液，无法合成新材料，更无法分析复杂体系的组成。

在材料科学、药物研发、环境监测等领域，原子量都是最基础的数据支撑。

编辑搜图 比如，科学家通过质谱仪精确测定同位素的相对质量，再结合丰度数据，才能得到可靠的标准原子量。

这些数据不仅用于科研，还直接影响工业生产的计量标准——从药品剂量到合金配方，背后都离不开原子量的精确值。

标准原子量并非一成不变 很多人以为元素周期表上的原子量是固定的，其实不然。

随着同位素测量技术的进步，以及对不同来源样品（如海水、矿石、生物组织）中同位素丰度更精细的分析，国际组织会定期修订标准原子量的取值范围。

有些元素的标准原子量甚至给的是一个区间，而不是一个固定的数，因为自然界中不同地方的样品，同位素比例确实存在微小差异。

标准原子量看似只是一个数字，却凝聚了人类对物质世界数百年的探索。

从道尔顿的原子学说，到碳-12基准的确立，再到质谱技术的精进，每一个小数位的背后都是科学家的智慧与坚持。

下次再看到周期表上的“12.011”，你或许会想起：那不是简单的数字，而是宇宙中碳元素所有兄弟的平均模样。

正是这些看似琐碎的小数，构成了我们理解物质、掌控物质的基石。

标准原子量，是科学赠予人类的一把钥匙，让我们得以打开微观世界的大门，精准地走进化学的每一个角落。

标记原子：给微观世界装上“追踪器”

但如果这滴墨水是透明的，你还能知道它扩散到了哪里吗？在科学的世界里，科学家们常常需要回答类似的问题——不过他们追踪的不是墨水，而是原子。

而他们的“透明墨水”，就是标记原子技术。

编辑搜图 标记原子，简单来说，就是让某些原子带上“身份标签”，使科学家能够追踪它们在物质变化过程中的去向。

这就像给一群蚂蚁中的几只涂上荧光颜料，然后观察它们从巢穴到食物源的行动路线。

编辑搜图 那么，原子本身已经很小了，怎么给它们做标记呢？最常用的方法有两种：一种是同位素标记，另一种是放射性标记。

同位素是指质子数相同但中子数不同的原子，比如碳-12和碳-14，它们化学性质几乎一样，但碳-14带有放射性，可以被探测器捕捉。

科学家把这种带放射性的同位素“混”进普通物质里，就能通过检测放射信号来追踪原子的位置。

还有一种更“温和”的做法是用稳定性同位素，比如氮-15代替常见的氮-14，它们没有放射性，但质量稍有不同，用质谱仪也能分辨出来。

编辑搜图 这项技术有什么用呢？它的用途远超你的想象。

在医学领域，医生会给病人注射含有标记原子的葡萄糖，然后通过PET扫描仪观察哪些器官在大量“吃糖”——癌细胞往往比正常细胞消耗更多糖分，于是病灶就在图像上清晰地“亮”起来。

在农业上，科学家用标记的氮肥研究植物如何吸收养分，从而设计出更高效的施肥方案。

在环境科学中，标记原子可以追踪污染物在地下水的扩散路径，甚至还能用来判断古生物化石的年龄。

回到我们熟悉的日常生活，甚至连弄清楚“你吃的猪肉里的抗生素有没有完全代谢掉”这类问题，也依赖标记原子技术。

研究人员给动物喂下含有标记原子的药物，再分析排泄物和肉组织中标记物的残留量，从而确定安全停药期。

当然，标记原子可不是随便就能“玩”的。

放射性同位素需要特殊的防护和处置措施，而稳定性同位素虽然安全，但制备成本较高。

不过，随着技术进步，这些“追踪器”正变得越来越精密、越来越可控。

科学家甚至能在一颗蛋白质大分子上标记特定的氨基酸，观察它如何在细胞内折叠和运动——这就像是给微观世界装上了GPS导航。

下次当你听说“碳14测年法”又测出了一件文物的年代，或者看到医学影像报告上的“示踪剂”这几个字，请记得：那都是标记原子在默默发光发热。

它们微小到肉眼看不见，却帮人类看清了从细胞到星空的无数秘密。

也许这就是科学的浪漫——给最微小的存在一个身份，让无声的世界讲述自己的故事。

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