900米直径小行星遭日本飞船轮番“轰炸”,日本航天实力超出预期

900米直径小行星遭日本飞船轮番“轰炸”,日本航天实力超出预期。

隼鸟2号在于9月16日向小行星发送了两个目标标记小球,这是一个高反射率的小球,直径只有10厘米。隼鸟2号一边上升,一边释放标记小球,旨在验证不同高度投放标记物抵达小行星的时间,估算出小行星的重力场。

隼鸟2号探测器正在3亿公里外的Ryugu小行星表面进行考察,2019年9月16日,隼鸟2号探测器的相机拍摄到一组Ryugu小行星照片,我们从图中可以看出,Ryugu小行星上的浦岛撞击坑清晰可见,日本探测器的高度为3.5公里,正在释放目标标记小球。

在过去一年多的时间内,隼鸟2号探测器基本完成了对Ryugu小行星的探测,释放弹头对小行星进行轰炸撞击,制造了第一个小行星人造撞击坑,同时还释放了三个小型机器人抵达Ryugu小行星表面,还有一辆MINERVA-II2漫游车,整个探索任务取得了意想不到的成果。

隼鸟2号在于9月16日向小行星发送了两个目标标记小球,这是一个高反射率的小球,直径只有10厘米。隼鸟2号一边上升,一边释放标记小球,旨在验证不同高度投放标记物抵达小行星的时间,估算出小行星的重力场。

日本JAXA航天机构计划让隼鸟2号11月至12月期间返回地球,携带小行星上的物质。值得一提的是,这些带回的小行星物质已经尘封了40多亿年的时间,记录太阳系早期的环境和状态。日本科学家拿到这些物质之后,可对其进行化学分析,观察是否有生命分子存在。

隼鸟2号在3亿公里外的各种动作令人惊叹,显示轰击小行星表面,探测器下降高度点触式撞击,扬起小行星表面物质,这些动作都让人们对日本航天实力刮目相看,超出预期。

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对宇宙的探索总是充满了危险和不确定性。

而对绝大多数探测器来说,即使顺利抵达,这场探索之旅也注定是一条不归路。

然而却有这样的一个幸运儿,它是一只不屈服于命运的“不死鸟”,在探索一片人类从未涉足过的陌生地带时,“身体”不幸受到巨大摧残,甚至一度和地面失去了联系。

在这样的情况下,“隼鸟”却毅然决然地坚持了下来,大难不死,最后在人类的帮助下,带着珍贵的小行星样本返回地球。

这只成就了不死鸟传奇的,是日本JAXA的“隼鸟”号(Hayabusa)小行星探测器。

在“隼鸟”号功成名就之后,它的继任——“隼鸟”2号小行星探测器也追随着前辈们的脚步,再次前往一个新的未知之地。目前,隼鸟2号即将抵达目标小行星“龙宫”(详见:速报||隼鸟2号探测器即将揭开的小行星“龙宫”的真面目),预计两年后,便会携带着“龙宫”的礼物返回地球。

隼鸟号和隼鸟2号探测目标天体时的假想图。来源:池下章裕/MEF/JAXA・ISAS

在上一期介绍了隼鸟号探测器之后(不死鸟传奇——“隼鸟”家族的小行星之旅(上)),今天我们再来介绍“隼鸟”家族的第二位成员——隼鸟2号探测器(Hayabusa 2)。

隼鸟2号的重大改进

隼鸟2号沿用隼鸟号已经验证的平台和技术,大小和质量都比隼鸟号略大,这主要是多带了一些仪器。整体结构跟隼鸟号差不多,太阳能板、广角相机、激光高度计什么的都是常规操作,还是同样采用了4台离子推进发动机(但加强了推力)。

但为了避免之前隼鸟号的各种意外的再次发生,隼鸟2号在方方面面都针对性地做出了许多重大改进。毕竟绝处逢生虽然刺激,但地球人毕竟心脏不太好…那样大起大落失而复得的经历,有一次就足够了,谁也不想再体验第二次了。

隼鸟2号硬件上的主要改进有五点,无一不体现了日本人“小心驶得万年船”的谨慎性格…

1)天线。

最大的差别就是天线部分了,隼鸟号头顶只有一个长得像锅一样的高增益抛物面天线,然而隼鸟号最大的一次事故就是和地球失联,因此隼鸟2号采用了双保险,头顶有两个高增益天线。

隼鸟号(左)和隼鸟2号(右)。来源:JAXA

这两个高增益天线的频段不同,彼此之间互相“听”不见,因此也不会互相干扰。其中一个是X波段,这是专用于深空探测的频段,另一个则是频率更高的Ka波段,这样地面的工作人员就可以更加高效地和隼鸟2号进行交流了。这里的Ka波段通信带宽要显著高于X波段,地面下载数据的速度也会更加快捷。

2)测星仪。

隼鸟号是用一个测星仪来自动追踪和对探测器的位置进行校准的,而隼鸟2号的前方多出了一个测星仪。两个测星仪不仅可以单独测量星体位置,彼此之间还可以采用干涉测量,这极大地提高了隼鸟2号自己定位的精度和轨道调整的精确度,为隼鸟2号搜寻目标小行星和返回地球提供了保障。

红色部分是隼鸟2号两个测星仪的仪器盖,在太空中是没有这两个盖子的。来源:JAXA

隼鸟号(左)和隼鸟2号(右)。来源:JAXA

3)撞击器。

隼鸟2号的底部携带了一枚小型的撞击器,这枚撞击器的作用就是狠狠地砸向小行星,希望能将小行星内部的物质也砸出来(有点类似NASA深度撞击号的探测思路)。这次携带的撞击器非常之暴力,是一枚大号的穿甲弹,主体由2.5公斤重铜质的弹体和4.7公斤的炸药组成。撞击器将以2 km/s的高速撞向小行星表面,形成一个人造撞击坑。隼鸟2号就将在这个新的撞击坑里着陆,探寻小行星内部的物质。

隼鸟2号的底部视图,正中间的黄色圆形物体就是小型撞击器,周边环绕的5个小球就是下文说到的标记球,正上方是取样器。来源:JAXA

隼鸟2号扔下撞击器之后的假想图。隼鸟2号要赶紧飞离,以免被溅射物撞伤。来源:池下章裕/JAXA

4)第四个差别也位于底部,标记球的数量从3个增加到了5个。

隼鸟号(左)携带的3个标记球,隼鸟2号(右)携带5个标记球。来源:JAXA

标记球的作用是协助探测器降落。探测器到小行星的垂直距离很容易测量出来,但是探测器的水平移动却不方便测量,这时候要是小行星的地面有一座灯塔就好了,这个灵感启发了“隼鸟”家族的工程师们,探测器自己释放一个“灯塔”不就好了。因此,在着陆之前,隼鸟都会释放一个标记球,这个标记球会反射探测器的闪光灯发出的光,就像一座“小型灯塔”一样为探测器指路,隼鸟由此得知自己的位置的变化,尤其是水平方向的位置变化。

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