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前一段時間,在中國的嫦娥5號採集到月壤返回的同時,日本的隼鳥二號也從3億公裡外的「龍宮」小行星挖土回來了。
由此可見,日本的航天技術也非常強大,也已經能進行系外採樣了!但是為什麼日本要選擇將隼鳥二號送上小行星去採集巖石樣本,而不去月球上採集樣本呢?
日本的隼鳥二號隼鳥二號於2014年12月在日本鹿兒島縣種子島宇宙中心由H-2A火箭發射升空,2018年6月抵達距離小行星「Ryugu(龍宮)」的預訂軌道。
據了解,這顆「龍宮」小行星距離地球大約3億公裡,所以此次隼鳥二號僅單程的飛行時間就用了3年半,直徑大約只有1公裡,特別小,所以它的逃逸速度只有1m/s,屬於C類小行星,即是含碳為主的,是最常見的小行星類型(近地小行星),這也就是說它的軌道會穿越地球軌道,因此它有和地球相撞的可能性。
2019年2月,隼鳥二號首次在「龍宮」著陸並收集了地表樣本,還發現了水合礦物質;2019年4月,隼鳥二號對「龍宮」發射了一枚金屬彈並製造出了一個大約直徑10米的撞擊坑,然後對其收集樣本於2019年11月離開「龍宮」。
2020年12月6號,隼鳥二號小行星探測器返回地球,降落於澳大利亞西南部的沙漠中,但這並不是隼鳥二號的終點,因為隼鳥二號在完成「龍宮」小行星取樣後又點火離開了地球,計劃在2026年和2031年再訪問另外兩顆小行星。
日本在全世界的小行星探測取樣返回領域屬於領先地位其實日本早在2003年就已經發射了「隼鳥號」的小行星探測器,目的是為了採集距離地球約0.7億公裡的絲川小行星的樣本返回地球,中間經歷了各種困難和挫折,終於在2010年6月成功將微量樣品帶回地球,而此次隼鳥二號探測器的成功返回,使日本成為了世界上第一個成功完成兩次小行星取樣返回的國家。
在小行星探測方面,日本展現一流的技術,首先是在取樣深度方面,隼鳥二號就實現了對小行星地表和地表以下兩個不同深度的取樣;其次是在空間技術方面,日本在衛星通信、自動控制、圖像處理、高精度傳感器、耐熱密封艙等領域都展現出了較高的技術操作水平。
最後是在經濟性方面,NASA的「奧西裡斯-雷克斯」項目總費用花費了大約10億美元,而日本的隼鳥二號費用還不到美國的三分之一,就取得了世界性的成功,很好的體現了經濟性。
由此可見,日本的科學技術和航空技術方面都很先進,在全球也是排得上號的。
既然如此,為什麼日本不去月球取樣呢?日本其實有過登月計劃,並期望在1995年就發射月球登陸器,但是之後歷時十七年還是沒有成功,此後日本再也沒有對月球進行過探測,由此可見日本在登月的核心技術上應該遇到了瓶頸。
總體上,月球取樣>小行星取樣首先是火箭技術和探測器質量,日本在發射隼鳥二號時的火箭是H-IIA(近地軌道運載能力為15噸),而隼鳥二號的重量只有609公斤,用H-IIA火箭發射有點浪費,所以當時H-IIA火箭發射的時候不僅攜帶了隼鳥二號探測器,而且還有3顆衛星。
另外隼鳥二號探測器結構相對簡單,不具備重回地球的能力,因此它收集到的小行星樣本只能拋向地球;反觀我國的嫦娥五號,由長徵五號運載火箭(近地軌道運載能力達到25噸)發射,秒殺了日本H-IIA火箭,而且作為全球目前最重的無人月球探測器,我國嫦娥五號探測器總質量8.2噸,由軌道器、上升器、返回器、著陸器四大部分構成。
其次是技術操作難度方面,月球的引力大約為地球的1/6,而且月球上沒有大氣層,所以對於太空飛行器的降落來說是一個巨大的挑戰,但嫦娥五號實現了我國首次月面採樣與封裝、月面起飛、月球軌道無人交會對接、攜帶樣品半彈道跳躍式再入返回等多項技術的重大突破。
再來看日本隼鳥二號的龍宮小行星直徑大約才1千米,重力幾乎都可以不計,由此也可以看出嫦娥五號的技術操作難度明顯要比隼鳥二號的大。
最後就是取樣方式,隼鳥二號取樣方式是在靠近小行星表面後,通過發射金屬彈到小行星表面,將爆炸濺起的塵埃狀物質或碎片由取樣機械臂收集到樣本容器裡,然後換地方,重複操作,進行3次;
而嫦娥五號採用了兩種挖土方式,一是通過機械臂上的「鏟子」工具直接在月球表面進行取樣,二是鑽取月球表面下數十釐米內的物質,所以隼鳥二號的樣本重量不及嫦娥五號。
但是日本的隼鳥二號在太空飛行了6年,行程來回大概有60億公裡,在飛行路程上也是很了不起的,而且日本隼鳥二號帶回的地月系以外的小行星碎石也是很有研究價值,尤其是對研究約46億年前地球誕生時的一個狀態,因此日本隼鳥二號還是蠻厲害的。