世界首试:日本“隼鸟二号”再登小行星,计划带回地下岩石样本

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今早,日本“隼鸟二号”探测器第二次着陆小行星“龙宫”。

早在6月26日,日本太空机构就称,“隼鸟二号”太空探测器将第二次登陆小行星,以采集其在今年4月份制造的撞击坑所产生的的碎片样本。该探测器的任务就是将小行星地下岩石样本带回地球,这是一次大胆的、具有突破性的尝试。

日本方称:“(我们)将创造新的历史。”

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其实在早些时候日本就开始了小行星探测计划。2014年12月从日本西南地区发射的“隼鸟二号”于2018年6月抵达小行星“龙宫”。今年2月份,“隼鸟二号”第一次在“龙宫”着陆,在探测这颗小行星表面样本时发现了水合化合物,这有望帮助科学家推测小行星是否将水带到了地球。今年4月,“隼鸟二号”向“龙宫”表面发射了一枚金属弹,造成一个约10米宽的撞击坑,其中含有约1cm高的岩样堆积物。

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发射金属弹所产生的撞击坑

据NHK此前报道,7月10日“隼鸟二号”从高度20公里处开始缓慢向“龙宫”下降,在夜间抵达上空5公里后,减速至10厘米/秒,小心翼翼地靠近小行星表面。

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“龙宫”目前与地球相距2.5亿公里,比2月着陆时的3.4亿公里近,不过来自地面的通信单程仍需耗时14分钟。由于在紧急情况下可能无法应对,在着陆前后将采用自行判断并行动的“自主模式”。

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本次任务需要采集的材料是当时从地下向周围喷出的未风化岩石。因为埋在地底的岩石未因太阳风等风化,所以有望保持“龙宫”刚产生时的状态。同时,小行星的岩石与其他大型天体的岩石不同,因巨大压力及温度等变性的程度较小。如果成功采样,有望人们进一步探寻约46亿年前的太阳系起源之谜,这是人们探测小行星最重要的原因。

早年,英国《自然》杂志就将小行星探测列为2018年值得等候的科学事件。小行星的探测具有非凡的意义,中国科学院国家天文台研究员郑永春将其概括为三个方面:探索太阳系发源和演化、防备小行星撞地球以及隐藏的经济资源。

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一、探索太阳系发源和演化。

郑永春说:“小行星是太阳系中各大行星和卫星形成后的残留物,其汗青险些与太阳系一样长。但由于体积较量小,自身没有演化,很是好地保存了太阳系形成早期的信息,不像地球因岩浆、火山等地质勾当而丢失了许多早期的信息。”

通过采集和研究小行星的岩石样本,能够探测到太阳系的原始物质,这对于科学家了解太阳系的形成,以及太阳系形成中的一些物质演化,具有极其重要的意义。当小行星探测技术发展到一定程度,也许小行星围绕太阳旋转的成因、小行星形成过程的机制等谜团就能够解开了。

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二、防备小行星撞地球。

地球经常处在小行星和彗星碎片的“火线”上。小行星通常被认为是太空碎片,容易受到其他行星,如木星等引力的滋扰,很可能会撞击地球。

小行星碰撞说认为,约6500万年前的恐龙灭尽就是小行星撞地球导致的。2013年,一颗20米宽、一万吨重的小行星划过俄罗斯车里雅宾斯克市上空,并在距离地球表面29. 6千米的高空中爆炸。爆炸造成了1500多人受伤,约7000栋建筑物受损,幸运的是没有造成人员死亡。

为了维护地球的安全和稳定,科学界在努力推算这些事件发生的频率,但是目前掌握的关于较大撞击发生频率的信息非常有限。通过探测小行星,人们就可以确定它们的轨道,并能够预测其未来的飞行轨迹,以判断它们是否有可能与地球发生撞击。如果小行星有可能会撞击地球,那么小行星探测器可以降落在它们表面,并移动它们,因为探测器的一个小动作就可以使小行星的轨道发生偏移。

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三、小行星有隐藏的经济资源。

地球现在的资源越来越少,但是小行星中蕴含着巨大的能源。根据科学家的研究,小行星上含有多种稀有的金属,以及很多人类需要的矿物质。另外小行星蕴含着丰富的水资源,能够解决人类宇宙探索的需要。更主要的是小行星面积小,利于开发利用。假若有手段捕获一颗小行星,或在小行星上开采,就有很大贸易价值。

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探测小行星,采集和研究材料样本,从而寻找其组成成分和历史的线索。科学家希望通过研究像“龙宫”这样的小行星来更多地了解太阳系来龙去脉,加深对于宇宙的认知,同时探寻关于外星生命的秘密,甚至是生命的起源。

 

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国际的小行星探测约有20年历程,从20世纪90年代开始,美、日先后完成了各自独特的标志性任务。

1991年,美国发射的“伽利略”木星探测器对951号Gaspra小行星进行了飞越探测,这是人类第一次对小行星的近距离观测。

2000年2月14日,NASA(美国国家航空航天局)的“近地小行星交会”(NEAR,又称“尼尔”)探测器顺利进入距离爱神小行星35km的绕飞轨道,对其进行了多手段全面观测,获得了小行星大小、形状、质量、质量分布、重力、磁场、自转、成份和地质学数据。

2003年5月9日,日本“隼鸟”(Hayabusa)探测器成功发射,2005年10月到达近地小行星糸川(1998号SF36),并进行了交会与采样,于2010年6月返回地球,成为世界上首个实现小行星采样返回任务的探测器。

2007年9月27日,美国“黎明”(Dawn)探测器发射,其科学目标为了解太阳系开始形成时的条件和过程,测量灶神星和谷神星(现已被划入矮行星)的质量、形状等,同时考察2颗小行星的内部结构并进行对比研究。

2011年7月,该探测器被灶神星捕获并进入其轨道,开始对灶神星进行探测,于2012年9月5日完成对灶神星的科学探测并离开灶神星。

2012年12月,NASA宣布“黎明”探测器探测到灶神星表面可能曾经有水存在。

2015年“黎明”探测器于3月达到谷神星并对其进行科学探测。

中国也将开启首个小行星探测计划。

今年4月20日,中国国家航天局的最新消息称,中国深空探测规划中的小行星探测任务已经确定,即通过一次发射实现一颗近地小行星取样返回和一颗主带彗星绕飞探测。综合考虑成本和效率,我国的第一次小行星探测任务总体策略是“多目标、多任务、多功能、多阶段”。

计划中的小行星目标是近地小行星(469219) 2016 HO3。2016代表它被发现的年份。2016年4月27日,位于夏威夷哈莱亚卡拉天文台的的泛星计划望远镜(Pan-STARRS 1)首次观测到这颗小行星。

因为是夏威夷发现的,所以照例取了一个夏威夷语名字,2016 HO3的夏威夷语名字是Kamoʻoalewa,意为“(轨道)不停振荡的天体”。

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泛星计划望远镜首次观测到2016 HO3(绿圈中) 

近地小行星 2016 HO3是目前最小、离地球最近、也是轨道最稳定的一颗卫星。而且,它和地球的公转周期基本一致。虽然不是卫星,但“相伴”而行,亲如卫星。

同时,它也是一颗阿波罗型小行星,这类小行星会运行到地球轨道内部去,有时会非常靠近地球,是从地球出发的探测器比较容易在短时间内探访的一类小行星。日本“隼鸟二号”正在探访的龙宫(162173 Ryugu)也是阿波罗型小行星。

按照国家航天局公布的规划,中国的这次小行星探测任务将采用长征三号乙运载火箭,于西昌卫星发射中心发射。

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