返回地球前,日本小行星探測器「隼鳥2號」都做了哪些事?

2020-12-21 品玩

北京時間12月6日,日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)宣布,日本小行星探測器「隼鳥2號」回收艙於東京時間6日3時(北京時間2時)左右在澳大利亞南部沙漠地帶著陸。該回收艙攜帶有在小行星「龍宮」採集的微量塵埃和巖石樣本,JAXA將對其展開後續研究。

小行星常被用於專指太陽系內非彗星的小天體,一般被認為是由太陽系形成時期的微行星演變而來,是至今發現數量最多的太陽系天體。研究小行星的意義在於揭示太陽系最早起源,並可能提供地球生命起源的線索。此次隼鳥2號前往的小行星「龍宮」被認為含水和有機物,與約46億年前地球誕生時的狀態相近;同時,「龍宮」屬近地小行星,類似小行星可能對地球存在潛在威脅,因而有研究的價值和必要。

隼鳥2號準確講是JAXA的小行星探測計劃,主要目的是將隼鳥號探測器送往目標小行星「龍宮」執行任務。隼鳥2號2014年12月從日本鹿兒島縣種子島宇宙中心發射升空,2018年6月飛抵當時距離地球約3億千米的「龍宮」附近。

隼鳥2號2019年2月在小行星「龍宮」投下的陰影,JAXA/EPA

「龍宮」給隼鳥2號著陸帶來的挑戰在於它的低重力和比預想更加崎嶇的地表,後者分別於2019年2月和7月兩次登陸「龍宮」,並首次在小行星上製造了人造撞擊坑,執行了小行星地表和地下巖石樣本的採集任務。採集樣本後,隼鳥2號又繼續對「龍宮」進行了測量工作,收集了更多數據。2019年11月12日,JAXA稱隼鳥2號已完成對小行星「龍宮」的深入探測,將於13日開啟它的回家之旅,預計2020年年底返回地球。

隼鳥2號回收艙返回地球的過程整體非常順利。12月5日,在著陸前的12小時,JAXA對隼鳥2號進行了著陸密封艙(回收艙)與太空探測器的分離操作,與回收艙分離後的隼鳥2號探測器則將繼續下一個探測計劃,飛往編號為的小行星1998KY26進行不採樣探測,預計將在2031年左右抵達。

當天隼鳥2號回收艙的分離彈射點距離地球約20萬千米,大約為地月距離(38萬千米)的一半。11月剛剛通過SpaceX飛船進入國際空間站的日本太空人野口聰一6日在社交媒體發文表示,自己在空間站目擊到了隼鳥2號,「不幸的是用手持攝像機拍攝到的畫面不是非常清晰,但非常享受看到隼鳥2號的過程!」

著陸地點選擇在位於南澳大利亞沙漠中的伍默拉試驗場。這裡擁有廣闊開放的空間,是行星探測器返回的理想選擇。回收艙在進入大氣層約10千米的高空會打開降落傘,整個過程與載人太空艙返回地球的方式類似。此前,隼鳥2號任務負責人吉川誠在一次採訪中表示,「降落地點取決於那天的風向和風速。」因此降落過程會存在一定的不確定性,搜尋範圍可能覆蓋地面約96公裡。

JAXA地面工作人員在伍默拉試驗場安裝天線,為隼鳥2號回收艙的降落做準備/JAXA

回收艙進入大氣層產生的過熱空氣火球痕跡以及艙內的無線電信號裝置,為地面人員搜尋回收艙提供了依據。當地時間下午3點,JAXA通過社交媒體發文宣布,已找到隼鳥2號回收艙及其降落傘。

之後,隼鳥2號採集到的「龍宮」樣本預計將會在100小時內被送回日本進行進一步研究。這個過程必須非常迅速,科學家擔心地球空氣會漏入回收艙進而汙染樣本,負責隼鳥2號樣本分析的首席研究員立花博士表示,「沒有完美無損的密封。」在送回日本前,樣本首先會被直升機送往設立在伍默拉試驗場的實驗室進行樣本提取。

事實上,這並不是JAXA第一次從小行星採集塵埃帶回地球。2003年5月,JAXA曾發射「隼鳥號」前往「絲川」小行星執行探測任務,並於2010年6月將「絲川」小行星的物質微粒送回地球。這也是人類歷史上第一次對地球有威脅性的小行星進行物質搜集的研究,也是第一個把小行星物質帶回地球的任務,金氏世界紀錄認定其為「世界上首架從小行星上帶回物質的探測器」及「著陸目標最小的探測器」(「絲川」小行星直徑僅約500米,「龍宮」則為約1000米)。

隼鳥號的本體已於返回地球時在大氣層燒毀,隼鳥2號是隼鳥號的後繼探測器,基本保留了與前任相同的總體設計。

隼鳥2號

據報導,大約一年後,隼鳥2號採集的部分「龍宮」樣本也將與其他國家科學家共享以進行進一步研究,其中包括美國國家航空航天局(NASA)。NASA曾於2016年發射「奧西裡斯-REx(Osiris-Rex)」探測器,並在今年10月在小行星「貝努」上取樣,預計2023年將樣本送回地球。科學家表示,「貝努」和「龍宮」在外貌和結構等方面出奇相似,不過「貝努」小行星巖石含水量似乎要多於「龍宮」。

隼鳥2號觀測到的小行星「龍宮」(左,JAXA/JiJi Press)與「奧西裡斯-REx(Osiris-Rex)」探測器觀測到的小行星「貝努」(右,NASA)

「我們也將在奧西裡斯-REx探測器採集樣本返回地球後,學習隼鳥2號的相關經驗。」新澤西州羅文大學的地質學教授、奧西裡斯-REx探測器樣本分析科學家Harold C. Connolly表示,「兩者展現出的相似和不同非常迷人。」

報導還稱,隼鳥2號的任務預算遠小於奧西裡斯-REx,同樣也攜帶有更少儀器——前者成本不到3億美元,後者則將達到10億美元。

日本金星探測器「破曉號」觀測到的縱貫金星南北的弓狀雲層,橫看如一道微笑

除隼鳥2號外,JAXA目前還在金星軌道運行有名為「破曉號」(Akatsuki)的金星探測器,用以研究金星惡劣多變的氣候,並且正在與幾個歐洲國家合作執行一項前往水星的任務。未來幾年中,日本同樣計劃從火星的衛星火衛一帶回巖石樣本,並繼續與NASA目標為重返月球並登陸火星的「阿爾忒彌斯計劃」合作。

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