隼鸟2号探测任务:从小行星龙宫采集样本

作者: haibaraemily

来源: 果壳

发布日期: 2019-04-04

JAXA的隼鸟2号探测任务自2018年抵达小行星龙宫以来,已成功完成多项科学考察,包括释放巡视器和着陆器,以及首次从小行星表面拍摄照片和视频。2019年,隼鸟2号成功进行了第一次样本采集,使用高速子弹射入龙宫表面以收集岩石碎屑。未来计划包括投下撞击器以采集深层物质,并使用分离相机记录撞击过程。该任务不仅旨在采集样本,还通过撞击实验提供关于小行星性质的宝贵数据。

时光荏苒,一转眼,JAXA隼鸟2号探测任务就已经完成了一大半。自2018年6月27日抵达目标小行星——直径约900米的“龙宫”以来,隼鸟2号已经出色完成了多项科学考察。9月21日,成功释放两枚巡视器MINERVA-II-1A和1B。作为人类第一个顺利着陆在小行星上的巡视器,MINERVA-II1还首次从小行星表面成功拍摄了照片和视频。

10月3日,成功释放与德国宇航中心(DLR)、法国宇航局(CNES)共同研制的着陆器MASCOT。但它的终极目标,还是从小行星这种古老而原始的太阳系遗迹上采集岩石样本,并带着这些记录了太阳系起源和演化历史的“时光胶囊”返回地球。

2019年2月22日,在三次着陆演习和多次近距离考察之后,隼鸟2号成功着陆小行星龙宫上的预定着陆区L08-E1,并顺利完成了第一次样本采集。

隼鸟2号的小型监视相机CAM-H从采样杆顶端的(上帝)视角拍摄的着陆过程,包括降落、接触采样和上升三个阶段。说是“着陆”,其实只是探测器长长的采样杆短暂接触到了龙宫表面。甫一着陆,隼鸟2号随即以300米/秒的速度向龙宫表面发射了一颗质量5克,直径8毫米的钽质子弹。高速飞驰的子弹射入龙宫表面,飞溅出大量表面的岩石碎屑。这些飞溅出的碎屑顺着采样杆内部被不断反射,最终被弹入采样杆顶端的样本收集装置中。

之所以使用钽质子弹,是为了保证样本不会受到不可控的来自子弹物质的污染。

如果你觉得打一颗5克重的子弹已经够“暴力”的了,那可就太小看隼鸟2号了。真正暴力的,还在后面呢。隼鸟2号原本计划进行3次采样,前2次只采集表层的岩石,而这些表层岩石都经历了漫长的空间风化和改造,可能并不能代表龙宫形成时原本的岩石特征了。

为了采集到龙宫内部更新鲜的深层物质,隼鸟2号计划在第3次采样之前向龙宫扔一颗“炸弹”——一枚重达14公斤、内有炸药的撞击器(SCI),在龙宫表面撞出一个巨大的撞击坑,然后飞到撞击坑附近采集炸出来的地下深层物质。而如今,由于第一次采样圆满成功,隼鸟2号项目组决定在4月5日提前投下撞击器,如果结果顺利的话,第二次着陆采样就会采集这些炸出来的新鲜物质了。

实际“开炮”的时候,隼鸟2号将下降到距离龙宫表面500米高处丢下“炸弹”,撞击器从释放到爆炸会隔上40分钟,而隼鸟2号就会利用这段时间赶紧飞得远远的。嗯,等尘埃落定之后再飞回来采样。BUT,虽然是保命要紧,但这种千载难逢的火拼大戏怎么能不拍下来呢???必须不甘心的呀!怎么办?隼鸟2号专门携带了一个用于拍摄这场火拼大戏的相机——分离相机DCAM3。

在飞走躲避的过程中,隼鸟2号会掐准时间丢下这个分离相机,然后让这个相机来拍摄撞击爆炸全过程,自己则躲得远远的。

在爆炸的硝烟平息之后,隼鸟2号会飞回“火拼现场”视察。如果这里可以允许隼鸟2号安全着陆的话,才会有第二次着陆采样。那么,如果不能采样了,这么折腾一把会不会很浪费?也不会。因为爆炸本身就有足够的科学意义了。比如,龙宫这种质地松散、重力又小的小行星被撞了之后会怎么样?溅射物会怎么飞?

炸完之后的龙宫表面会多大程度地地动山摇?表面的石块会怎么移动?比如,龙宫地下的物质是什么样的?即使不能采样,也可以拍照看看形态和光谱特征啊。比如,如果撞上了石块,石块会怎样碎裂?比如,会撞出多大的撞击坑?不同颗粒大小、不同孔隙率的表面上,形成的撞击坑也会大小和形态迥异。

按照隼鸟2号这个撞击器的大小和速度来推测,在龙宫表面形成的撞击坑小到十几厘米,大到10米都是有可能的,所以根据撞出的撞击坑的大小和形态,我们可以反推龙宫表面物质的性质。总之,这绝不仅仅是一次为了采样而开展的“暴行”,也同样是一次撞击体各种参数充分可控、可测、难能可贵的撞击试验,这次实验本身就会告诉我们许多关于龙宫、关于龙宫这类乱石堆型小行星的秘密了。

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