隼鳥2號探測器即將抵達目標,而它的前輩有著傳奇般的探測歷程

　　再過兩天，一個小行星探測器將再次進入公眾視野，成為人們關注的焦點。

　　它是誰呢？

　　它就是已經飛行了近1300天的小行星探測器——隼鳥2號（Hayabusa2）。

　　在介紹「隼鳥2號」任務之前，我們不妨先說說隼鳥號，它的探測歷程，真的可以稱得上「傳奇」或者說「奇蹟」。

　　【永遠的傳奇-隼鳥號】

　　2003年5月9日，日本隼鳥號(Hayabusa)小行星探測器[原名為繆斯-C(MUSES-C)]由M-5火箭發射升空，目的是探測一顆名為絲川(Itokawa)的小行星(小行星25143)，對其進行採樣並帶回樣品。

　　絲川(Itokawa)，長約540米，寬約300米，表面崎嶇不平，外形就像個？

　　像個啥？

　　該探測器的設計、研製工作歷時7年，在軌完成了地球引力輔助飛行、與小行星絲川交會、在絲川上著陸、進行採樣和飛離小行星等飛行任務。

　　「隼鳥號」小行星探測器。使用氙[xiān]離子發動機航行。

　　2005年9月中旬，隼鳥號探測器到達絲川，對其形狀、地形、顏色、組成、密度等進行研究;2005年11月，探測器在絲川上懸停採樣;

　　2010年6月13日探測器釋放密封艙，密封艙成功返回地球並成功回收。2010年11月16日，日本宣布在隼鳥號的回收艙內發現了1500個物質微粒，這些微粒大部分來自於絲川小行星的巖石。

　　2010年6月13日探測器釋放密封艙，密封艙成功返回地球並成功回收。

　　看似一切順利，實則扣人心弦！從探測到回歸，「隼鳥號」本身就是一個傳奇！

　　2005年7月，「隼鳥」首現重大故障，控制空中姿態的3臺裝置中，1臺發生故障。10月，第二臺出現故障。

　　2005年11月，「隼鳥」兩度在「絲川」小行星上著陸。但在同年12月，化學引擎出現燃料洩漏，與地面控制中心失去聯絡。

　　最初，由於化學引擎的燃料洩漏導致探測器的姿勢出現偏差，這使得隼鳥號與地球失去了聯繫。保持一定的姿勢對於探測器來說如同生命一樣重要，因為一旦姿勢發生偏差，太陽能電池板就會因為照不到陽光而不能供電，探測器的天線也不能對準地球發射信號。在隼鳥號失蹤7周後,地面控制中心偶然收到了隼鳥號發來的微弱信號，這是隼鳥號的天線在太空中旋轉時偶然朝向地球才發出的信號，而且每次發出的時間只有20秒。正是利用這一次次寶貴的20秒，控制中心向隼鳥號發出了一連串的指示並使其開始起死回生。

　　因為錯過了最初的軌道，項目負責人川口純一郎決定「隼鳥」延期3年返回地球。

　　2007年4月，「隼鳥」脫離「絲川」小行星軌道，開始回歸地球之旅。同年10月，它關閉了用於長途航行的離子引擎，改為依靠慣性飛行。

　　2009年2月，「隼鳥」離子引擎重新點火成功，邁出返航地球的關鍵一步。

　　2010年6月3日，「隼鳥」離子引擎持續噴射，以修正軌道。5日，噴射按計劃停止，意味著「隼鳥」完成回歸前的最後軌道修正。

　　2010年6月13日，探測器釋放密封艙，密封艙成功返回地球並成功回收。

　　多災多難，百折不撓，「隼鳥」由此也博得「不死鳥」的尊稱。

　　隼鳥號項目負責人、宇宙航空研究開發機構教授川口純一郎說，在確保成功釋放密封艙的前提下，希望隼鳥號能在進入大氣層燒毀之前最後「看」一眼地球。川口等人設想，隼鳥號釋放密封艙到進入大氣層的3小時內，能通過引擎「餘力」調整姿態，使搭載的照相機能「看到」地球，同時爭取拍下密封艙脫離後的圖像。「7年後返回地球，希望能讓它最後拍下故鄉的容顏。」

　　是的，隼鳥號做到了！

　　在「隼鳥號」進入大氣層燒毀之前，它最後「看」了一眼地球，拍攝到了一張故鄉地球的照片，不過，這張照片未能順利傳送完畢……

　　密封艙被彈出，而隼鳥號探測器自己，在日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）工作人員以及全球宇宙愛好者的關注下，如期衝進大氣層並發出一道耀眼的亮光！

　　這，真的可以稱之為「悲情時刻」！帶著眷戀和不舍，它執行了最後的命令：「隼鳥號，回家！」

　　有日本媒體形容隼鳥號探測器是經歷了九死一生之後回到了地球，但不管過程如何這一結果還是大大提高了日本在國際宇宙探測領域的地位。它的歸來在日本引起了巨大的轟動：天皇感言、皇后詠詩、首相致電，一般民眾也大為關注，模型產品被搶購一空……

　　隼鳥號此行共歷時7年，航程約60億公裡，相當於地球繞太陽轉了6圈。隼鳥號是人類首次在月球之外的天體上著陸並成功返回地球的探測器，其從小行星絲川上帶回的微小顆粒對於人類研究太陽系的形成之謎可能有重大參考價值。

　　除去探測本身的意義，我想，隼鳥號的探測經歷給人們帶來更多的是那種精神上的鼓勵和支持，它的傳奇經歷讓人們知道了探索的意義、航天事業的特點以及在航天探索中人本身的重要性。面對突發狀況，有時候我們無能為力，但有時候，我們可以發揮聰明才智、爭分奪秒、想出對策扭轉局面！

　　在不斷地探索中，我們就慢慢感覺到每一個太空飛行器都不是冰冷的機器，它們仿佛有自己的個性與情感，也有喜怒哀樂、多愁善感……

　　「隼鳥號」的歷程是比小說還富戲劇性的真實故事，它的飛行之旅被頌為奇蹟，而成就這一奇蹟的是人們的信念、夢想、勇氣和堅持。為了宣傳和紀念「隼鳥號」的傳奇經歷，電影、紀錄片導演製作人也果斷抓住機遇，這可是不可多得的絕好題材！

　　迄今為止，已經有三部關於隼鳥號的電影上映了，紀錄片、書籍也相繼發行。

　　隼鳥號 はやぶさ/HAYABUSA (2011)電影海報。有時間可以搜搜看看哦~

　　電影、紀錄片、書籍的上映、發行讓隼鳥號的故事傳遍世界，不死鳥的傳奇經歷加上及時適度的宣傳報導，這更激發了日本對小行星的探測熱情！

　　在隼鳥號 はやぶさ/HAYABUSA (2011)電影中，有著這樣的片段：隼鳥號探測器彈出密封艙後，在JAXA工作人員以及全球宇宙愛好者的關注下，隼鳥號探測器如期衝進大氣層並發出一道耀眼的亮光！

　　面對這樣的悲情時刻，儘管非常傷心，但隼鳥號的非凡旅程更加激發了人們探索小行星的熱情，主人公宇宙科學研究所職員水澤惠(竹內結子 飾演)說：再設計另一個探測器！

　　是的，再設計另一個探測器！日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)又用了2年半的時間設計了一個新的探測器——隼鳥2號！

　　【隼鳥2號】

　　「隼鳥2號」是世界上首次從小行星回收樣本的「隼鳥號」的後續探測器，它長1米、寬1.6米、高約1.25米，重約600公斤，開發時間約2年半。它將花費3年半時間，飛行3億公裡，前往「1999JU3」號小行星執行採樣任務，預定2020年底返回地球。

　　為避免再像隼鳥號那樣多次出現故障，隼鳥2號在隼鳥號的基礎上進行了切實的技術改良，作為動力源的離子發動機的推進力增加了25%，能夠使用更長時間，通信天線也提高了通信量。「 隼鳥號」 採用了單一的拋物面天線，而「 隼鳥2號」 則配備了雙平面高增益天線，以支持提高通信速度。

　　為了從小行星上採集物質，隼鳥2號身上還攜帶了圓筒形衝擊器，衝擊器與探測器分離後會爆炸，利用爆炸產生的壓力拋出金屬塊，人工製造出凹坑，從而使探測器採集到小行星內部的新鮮物質。

　　【發射、前進、模糊、清晰】

　　北京時間2014年12月3日12:22，執行日本第二次小行星取樣返回任務的「隼鳥2號」探測器由一枚H-2A火箭從種子島航天發射中心成功發射。

　　發射後飛行一切順利。

　　深空探測的最大限制就是距離，要去往更遠的地方速度不足就要飛很久，而太空飛行器的壽命一般是有限的，人的壽命也是有限的，所以我們需要讓飛行器飛得更快！

　　然而人類製造的火箭再大所提供的速度增量也不夠。直到人類發現了引力彈弓效應，也就是在能量守恆的情況下小小的飛行器在與行星相遇的過程中，可以利用行星的引力獲得加速，從而就像彈弓一樣把飛行加速甩出去。

　　謝謝你把我甩了！哈哈

　　在這樣特殊的時刻，不妨拍幾張照留作紀念。

　　從太空中看，地球上70億人都生活在右邊那個不起眼的藍點上，而左邊的灰點迄今只有12人登陸過。

　　這張照片由「隼鳥2號」在北京時間2015年11月26日上午11時46分拍攝，當時「隼鳥2號」距離地球約300萬公裡，月球與地球恰好同處於「隼鳥2號」光學導航望遠照相機（ONC-T）的鏡頭內，左邊灰點為月球，右邊大一些的藍點為地球。

　　2015年12月，日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)證實，其「隼鳥2號」探測器已經成功利用引力彈弓效應飛向其目標小行星--1993 JU3（龍宮)，並於北京時間2015年12月3日下午6時08分飛掠地球，距離地球表面為3090公裡。

　　在飛掠過程中，「隼鳥2號」上的光學導航望遠照相機(ONC - T)也拍下了地球的照片。

　　之後，隼鳥2號便向著目標「龍宮」加速前進！

　　2018年2月26號，在距離目的地龍宮130萬公裡的地方，隼鳥2號第一次拍到了這顆小行星的照片。

　　離得還是太遠，繼續前進！

　　2018年6月6日，隼鳥2號探測器使用光學導航相機，再次拍攝了它此行的目的地——小行星龍宮（Ryugu），沒錯，就是最亮的那顆！

　　近了近了！

　　2018年6月20日上午9時許，隼鳥2號探測器距離此行的目的地——小行星龍宮（Ryugu）只有100公裡了！果斷截圖保存！

　　就要到了！

　　隨著距離的拉近，照片中的小行星龍宮（Ryugu）也越來越清晰了。

　　小行星龍宮（Ryugu）——「1999JU3」號小行星在地球和火星之間的軌道上運行，被認為存在含有水和有機物的巖石，與約46億年前地球誕生時的狀態相近。隼鳥2號到達該小行星後，將觀測該小行星表面，隨後懸停並採集其表面下數十釐米處的物質。通過回收和分析這些物質，科學家希望能解答太陽系形成和生命起源的若干謎題。

　　像個啥？

　　國外愛好者還用紙做了個模型，還挺像的！

　　要不要自己製作一個呢？

　　從出發到接近，在這將近1300天的時間裡，「隼鳥2號」是如何飛行的？請看下面的視頻：

　　【大幹一場！】

　　「隼鳥2號」預計在今年6月27日前後抵達距離此行的目的地龍宮（Ryugu）20公裡的地方。為尋找適宜著陸點它將繞「龍宮」不斷觀測，「隼鳥2號」計劃在今年9-10月首次嘗試「著陸」採集巖石。2019年初先離開「龍宮」，再「著陸」兩次採集「龍宮」樣本；2019年底飛離「龍宮」，最快將在2020年底返回地球。

　　如何採樣呢？在選擇好採樣位置後，探測器不會立即下降著陸，而是在採樣前先釋放一顆標記物。標記物就像沙包一樣降落在小行星表面，一旦穩定下來就可以反射光線幫助下降中的探測器確定位置。

　　標記物直徑約10釐米，隼鳥號攜帶了3個，隼鳥2號攜帶了5個。

　　它的作用就像大海中的燈塔，為探測器指明方向。

　　一切準備就緒後，探測器就會緩緩下降，近距離接觸小行星表面，探測器的樣品採集裝置（取樣機械臂）搭載了一種彈射式採樣系統，該採樣系統利用可展開機械臂將投射器和捕捉器移動到取樣點，然後發射高速運動的射彈撞擊小行星表面，並利用捕捉器收集飛濺的巖石樣品。重量為5克的射彈將以300米/秒的速度擊中小行星表面，爆炸彈起的塵埃會由隼鳥2號的取樣機械臂收集到樣本容器裡。

　　隼鳥二號取樣機械臂

　　懸停採集完畢後，取樣機械臂會將採集到的樣品輸送到樣品容器裡。

　　樣本容器，所有的驚喜都將存放在這裡！

　　在完成首次懸停採樣後，隼鳥2號探測器將選擇合適的位置再次採樣，按計劃，它將3次懸停在小行星表面進行採樣。

　　在這3次懸停採樣計劃中，最後一次的採樣計劃最給力！最暴力！

　　第三次採樣目的是採集到小行星地表以下的物質。

　　用什麼辦法呢？炸！

　　在準備第3次採樣前，探測器首先會釋放出衝擊裝置（SCI），衝擊裝置中有一個錐形物，裡面有4.7kg炸藥（塑性奧克託今，奧克託今學名環四亞甲基四硝胺，是高熔點炸藥，簡稱HMX。）在下降到距離小行星表面300米左右將炸開！

　　衝擊裝置釋放後，隼鳥號此時將採取規避措施，「躲避」到小行星身後保證自身安全。

　　隼鳥2號：太暴力了這個，我還是躲遠一點。

　　錐形物底部是一個銅盤（2kg，純銅），在爆炸後壓力的衝擊下將收縮變形成一個半圓形彈體，銅盤瞬間變身為一枚炮彈，以2千米/ 秒的速度衝向小行星表面，炸出一個直徑2-7米的大坑！

　　錐形物底部的銅盤將收縮變形，成為一顆子彈！

　　為了能順利實施，研究人員在地面進行了相關試驗，衝擊力很大！就像一顆子彈！看：

　　為了觀察爆炸和衝擊情況，隼鳥2號會在衝擊裝置分離後部署一個分離相機（DCAM3 ， Deployable Camera 3 ）。

　　該相機包含兩個鏡頭（DCAM3-A和DCAM3-D），分離相機上還有數據天線，它會將拍攝到的爆炸和衝擊畫面傳輸到母船——隼鳥2號上。

　　介紹到這裡，只想說人類的聰明才智都用到這個探測器上面了。想獲取小行星地表下的「新鮮」樣品，那就炸！想看看爆炸和衝擊情況，隼鳥2號規避，分離相機與母船隼鳥2號分離，再利用數據天線將數據傳輸到隼鳥2號上。嘖嘖，這想法、這設計，棒棒噠！

　　爆炸完成後，隼鳥2號將執行它的最後一次採樣任務！這次的樣品應該比之前兩次採集到的樣品更「新鮮」。

　　在最後一次採樣前，隼鳥2號依然會提前釋放一顆標記物。標記物降落在小行星表面穩定下來就可以反射光線幫助下降中的探測器確定位置。

　　3次採樣任務完成後，隼鳥2號將擇機離開「龍宮」，擇機向地球飛去。

　　【隼鳥2號的那些小夥伴】

　　隼鳥2號不能在小行星表面四處活動，因此，它的小夥伴們——小型登陸器將代替它完成小行星表面的探險任務。

　　它的小夥伴都有誰呢？微型著陸器MINERVA-II（3顆，2018年釋放2顆，2019年釋放1顆）及MASCOT（2018年釋放，預計在10月份）。

　　由德國宇航中心（DLR）提供的「 MASCOT」 著陸器重10kg，由該中心同法國國家空間研究中心( CNES) 和JAXA合作研製。它攜帶有四臺設備:磁力計、廣角攝像機、紅外顯微鏡、輻射計。設計壽命16個小時。「 MASCOT」 將以自由落體方式從約100米高處落到小行星上。

　　「 MASCOT」 著陸器從探測器上釋放動畫演示。

　　釋放後的「 MASCOT」 著陸器著陸在小行星表面。

　　它能在小行星表面上完成一次跳躍，從而能在不同位置開展測量。一臺相機則將對小行星表面的細微構造進行拍攝。它上面的傳感器將能感受到上下方位，在必要時能調整姿態。著陸器降落後能自動進行調整，並從一個探測地點「 跳」 到下一個地點。

　　還能打個滾，不錯不錯。

　　這些漫遊車和著陸器都將在小行星表面上獨立工作，獲取有關其成分和演化史的信息，並將信息發送給隼鳥2號。

　　【回家！】

　　2018年6月27日左右，隼鳥2號將抵達距離此行的目的地龍宮（Ryugu）20公裡的地方。為尋找適宜著陸點它將繞「龍宮」不斷觀測，它的時間很充裕，在1年多的時間裡完成3次採樣任務就OK了。

　　採樣任務結束後，按計劃，它將在2019年底飛離「龍宮」，最快將在2020年底返回地球。降落地點為澳大利亞內陸地區。屆時，珍貴的樣本密封艙將被回收並轉移至研究機構進行開封研究。

　　隼鳥2號將彈出樣本密封艙，而它自己，將和「隼鳥號」一樣，衝進大氣層燒毀，發出一道耀眼的亮光！

　　一切只為等樣本密封艙歸來！

　　這個密封艙不大，但本領超強！小行星採樣樣品就在其中，它直徑40釐米，高20釐米，質量為16kg，密封艙進入大氣層時速度將達到每秒12公裡！

　　在距離地球約200km時，再入過程開始，樣本密封艙將經受烈焰的考驗！

　　距離地球約10公裡時，降落傘打開（按照我們的叫法，此時發出的口令應該是「10公裡通，開主傘」），熱保護盾與密封艙分離（按照我們的叫法，此時發出的口令應該是「拋防熱大底」），降落傘帶著密封艙緩緩下降，著陸在地表後，密封艙將發出信標信號，引導搜救直升機儘快到達著陸地點！

　　珍貴的樣本密封艙將被回收並轉移至研究機構進行開封研究！通過回收和分析這些物質，科學家也許能解開太陽系形成和生命起源的若干謎題。

　　如果一切順利，2020年底，傳奇、大片將再次上演，6年的時間，6億公裡的非凡旅程！相信到時候會有很多人關注！

　　如此複雜的探測任務，離不開國際合作，美國國家航空航天局（NASA）為「隼鳥2號」提供深空測控服務。德國宇航中心（DLR）、法國國家空間研究中心( CNES)及提供樣本密封艙著陸保障服務的澳大利亞政府有關部門都與項目主導單位日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）開展了國際合作。

　　在小行星取樣探測方面，日本已經走在了世界前列，美國也不甘示弱，2016年9月8日，美國國家航空航天局（NASA）的OSIRIS-REx探測器開始了歷時7年的「獵星之旅」——奔赴億萬裡外的小行星貝努（Bennu），觀察、取樣後返回。這顆探測器預計於2018年8月抵達到貝努。探測器不會降落到小行星上，而是圍繞其進行3D拍照、繪圖，並尋找安全適宜的取樣點。完成取樣任務後，計劃於2023年返回地球。

　　OSIRIS-REx探測器取樣示意圖。

　　我們中國呢？

　　【中國的小行星探測計劃】

　　2012年12月，「嫦娥二號」月球探測器成功實施圖塔蒂斯小行星飛越探測。距圖塔蒂斯小行星最近的距離約為770米。

　　我們計劃在2020年發射火星探測器，同時也將目光投向遊蕩在太空裡的「流浪者」。在2020中國火星探測計劃完成後，就要去探測小行星。

　　未來20年我國深空探測的主要科學目標是什麼呢？目前基本確定緊隨火星計劃的是探測小行星，之後會是木星及木衛系統。專家們的計劃是專門發射一顆小行星空間探測器，對三顆近地小行星開展飛越、伴飛、伴飛附著探測。附著就是要落在小行星表面，進行原位採樣分析。

　　中國過去、現在和未來的深空任務及其目標。

　　我們選哪些小行星作為探測目標呢？研究什麼呢？首選探測目標是對地球構成威脅的近地小行星，評估它們撞擊地球的概率；二要研究小行星的形成和演化，從而研究太陽系的起源、演化；三是探索地球生命和水的起源。

　　我相信，中國也一定會實現小行星採樣返回的目標，讓科學家們在地面上的實驗室裡分析取回的樣品。

　　我知道那一天肯定會來，我希望那一天早日到來！

　　圖源：新華社、JAXA、NASA、DLR、網際網路等。

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