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飛52億公里投放14公斤炸藥,卻取回人造物?日探測器為哪般

2021-11-18由 趣聊科學 發表于 歷史

飛52億公里投放14公斤炸藥,卻取回人造物?日探測器為哪般

人類對於太空的探索,發射衛星這樣的小事,已經完全不能滿足人們的追求太空的腳步了,弄個探測器登陸其他星球,已經成為探索宇宙最常用方式,也是各國展示科技實力的重要手段。

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就目前來看,美國在航天領域技術實力是最強的,先後登陸了月球、火星,同時還發射了眾多探測器,近距離觀察木星、土星等。

相比較美國喜歡研究大星球,而日本出於自身實力和技術特點的現實情況考慮,對於小行星格外青睞。

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不死鳥傳奇——“隼鳥”

一般情況下,航天探測器從火箭點火的那一瞬間,它的整個生命週期中,面臨著太多的不確定性,未來征程用生死未卜來形容,一點也不為過,很多航天探測器在漫長的征程中與人類失聯。

不過,也會有奇蹟發生的時候,日本的“隼鳥1號”就是這樣一個幸運兒。

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當時,日本看到各國開始佈局航天探索時,綜合考慮自身在航天領域的有關經驗,結合自身的科技水平,決定放棄難啃的大行星,開啟小行星的探索,“隼鳥1號”探測器就是在這種背景下產生。

“隼鳥1號”跟日本汽車有點像,個頭不大、重量輕,關鍵壽命還長。

“隼鳥1號”是一個長1。6米,寬1。1米,高1米的長方體,重量僅有510千克,相比較而言,這個探測器的重量是比較輕的。

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“隼鳥1號”的定位是小行星,因此,日本開始篩選符合條件的小行星,經過層層篩選,小行星4660 Nereus成為了最佳選擇。“隼鳥1號”的航天任務是,從這顆小行星上帶回“樣品”,然後返回地球。

2003年, “隼鳥1號”帶著使命升空,發射後不久,它便遇到太陽黑子爆發,然後造成了一部分蓄電池損壞,真是有點出師不利的感覺,可沒想到的是,這才剛剛開始,這是“隼鳥1號”坎坷、傳奇的一生開始。

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在設計上,“隼鳥1號”採用了離子推進發動機,可以減少探測器重量,而且關鍵是省錢,因此,推進器推力比化學發動機小很多,再加上

x軸方向姿態控制失靈,

探測器要達到最初目的地小行星4660 Nereus幾乎不可能。

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於是,日本航空局想到了一個主意,既然達不到預想的目的,那就選擇執行備選方案一的任務(小行星1989 ML),但是科學家評估後,整個探測器對於備選方案一任務也是心有餘力不足,最穩妥的就是選擇執行方案二的任務(小行星25143號“絲川”)。

不過,後來才知道,“隼鳥1號”登陸的首選地並不是“絲川”,絲川也是無奈之舉。

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小行星“絲川”確實夠小,它僅有535米

長,294米寬和209米高。這個尺寸也僅僅只有,相當於國家體育館“鳥巢”的9倍大小。

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日本宇航局表示,其實登陸“絲川”同樣的意義重大,它是阿波羅型(Apollo)小行星中的一顆,其軌道正好與地球軌道相交,這也讓絲川有可能成為地球的潛在威脅者,因此,對絲川的研究還是對人類有很大意義。

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前面介紹了,“隼鳥1號”X軸方向出現故障,也就是說探測器轉向出現故障,只能透過地面檢測室,調整發動機排氣角度控制方向,雖然難度比較大,但透過努力還是可以實現的。

經過一番努力後,終於,在2005年9月,日本宇航局宣佈“隼鳥1號”達到目的地上方20KM處。

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接下來,理論上,“隼鳥1號”可以好好工作了吧。

但是事與願違,Y軸方向穩定器也出現了故障,雪上加霜的是訊號傳輸又出現問題。

2005年11月20日,隼鳥號首次“觸控”到了小行星“絲川”。

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11月26日,“隼鳥1號”如願完成了絲川小行星樣本取樣,不過,這些主要是著陸時的微塵。

既然任務已經完成,那就趕緊回家,畢竟“隼鳥1號”老邁的身軀,已經經不起折騰,再折騰,恐怕就回不來了。

終於,“隼鳥1號”經過四次變軌後,在澳大利亞降落。

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“隼鳥1號”一共在太空漂泊了7年,行程達到了60億公里,雖然過程曲折,但“隼鳥1號”還是完成了絲川小行星的取樣工作,當時“隼鳥1號”降落後,科學家迫不及待開啟返回艙,想看看來自外星球的特產,當回到實驗室開啟後,所有的科學家都傻眼了,天哪裡面竟然什麼都沒有。

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難道所有的努力都白費了?科學家其實還是抱有一絲希望。

2010年11月16日,JAXA(日本宇航局)確認,在樣品回收膠囊內的兩個隔室之一中,發現的大多數顆粒來自絲川,透過掃描型電子顯微鏡,發現了約1500粒岩石顆粒。

隼鳥一號重要完成了任務,也開創了兩個記錄“第一個從小行星上取回物質的探測器”及“著陸目標最小(絲川小行星全長僅約 500 米)的探測器”。

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續寫傳奇

既然,有了第一代“隼鳥1號”的成功經驗,“隼鳥2號”的研發也提上了日程。

“隼鳥2號”其實就是升級版的“隼鳥1號”,兩者整體結構及佈局的差距不大,只不過補足了上一代的短板,增加了更先進的測量儀器等。

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▲“隼鳥1號”(左)和“隼鳥2號”(右)

既然,“隼鳥2號”結構和功能決定了,它的目標也只能是小行星,“隼鳥2號”的目的地同樣是阿波羅的小行星,它的名字叫龍宮。

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根據JAXA介紹,龍宮名字來源於日本民間故事《浦島太郎》,寓意“隼鳥2號”能從龍宮帶回寶物,難道應該是來自中國的《西遊記》嗎?

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其實,“隼鳥1號”在採集樣品時,差點就沒有采集到,因此,這次“隼鳥2號”吸收了教訓,直接帶著火藥過去,保證能夠取足夠多的樣本回來。

2014年12月,當一切都準備就緒,“隼鳥2號”踏上了預計六年的旅程。

相比它的前輩,“隼鳥2號”要幸福得多,沒有那麼多傷病纏身,基本上都是按照計劃進行,雖然中間也有些許挫折,但很快就解決了。

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“龍宮”是一顆C型小行星,或者說是碳質小行星,這類小行星上有大量碳酸鹽礦物,這種礦物比較堅硬,“隼鳥2號”為了取樣,攜帶了重達14公斤的撞擊器(Small Carry-on Impactor,簡稱SCI)。

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不過,意想不到的是,就算能夠投送炸彈,新的情況又出現了,爆炸產生的濺射物會擊毀探測器,因此,“隼鳥2號”決定先丟下炸彈,然後立即逃跑,只留下一個DCAM3相機來拍攝這場爆破大戲。

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2019 年 4 月 5 日,隼鳥 2 號向小行星龍宮表面發射了攜帶 9。5 公斤炸藥的撞擊器,時隔3個月後“隼鳥2號”回到爆炸位置取樣,原計劃還要再進行一次爆炸取樣,但是為了穩妥起見,它取消第二次爆炸任務。

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2020年12月6日,

隼鳥2號”把來自龍宮的第一個地下物質樣本扔到了南澳大利亞沙漠,歷時6年時間,行程52億千米,JAXA將回收艙運回了日本用於科研。

科學家透過統計龍宮表面撞擊坑數目和大小,可以瞭解龍宮表面的年齡。

- 如果表面物質

完全沒有聚合強度的話,龍宮表面的年齡應該在900萬年左右

- 如果表面物質有乾燥的土壤那種程度的

微弱聚合性的話,龍宮表面的年齡應該在1.6億年左右

值得一提,返回艙運回到日本後,收集樣品罐除了龍宮岩石外,還出現了亮晶晶人造物,就形態而言,與人類的錫箔紙非常像。

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面對這樣的情況,科學家迷惑了,密封罐之前從未開啟過,為了防止樣品汙染,科學家在儲存過程中都極為嚴格。

日本科學家目前依然沒有查到這個東西的來源,科學家更擔心的是這一過程是否汙染了龍宮。

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寫在最後

日本對於小行星的研究起了非常重要的作用,小行星個頭比較小,不像大行星那樣,經歷過劇烈的地質和物理改造,保留了原始太陽系的成分和資訊,因此小行星有了時間膠囊的外號,對了解太陽系形成和生命起源有重要意義。

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