新浪科技訊 北京時間2月22日清晨07：00(日本時間08：00)前后，日本“隼鳥2號”探測器成功實現(xiàn)在小行星“龍宮”表面的第一次采樣任務(wù)，預(yù)計飛船將獲取到少量巖石碎屑和土壤樣本。按照預(yù)定計劃，這些樣本將在2020年被送回地球。

　　2018年6月，經(jīng)過長達3年半多的長途跋涉，“隼鳥2號”探測器抵達小行星“龍宮”。按照設(shè)計，在取樣時，飛船將逐漸降低高度，抵近這顆直徑1公里左右的太空巖石，最終在接觸小行星地表時向其表面發(fā)射一顆質(zhì)量大約5克的鈦合金金屬撞擊器，它將以時速300米/秒的速度撞擊“龍宮”，濺射出大量碎屑物質(zhì)。此時，取樣器將乘機獲取濺射起來的物質(zhì)顆粒樣本。

　　從21日開始，“隼鳥2號”飛船便開始從距離“龍宮”小行星表面大約20公里的高度上開始下降。實際開始執(zhí)行下降程序的時間比原先公布的計劃晚了幾個小時，不過任務(wù)控制中心表示他們將指令“隼鳥2號”相應(yīng)地加速抵達距離表面5公里的高度上，因此最終的降落取樣時間并不會因此受到影響。

　　“龍宮”屬于一類特別原始的小行星類型，即所謂“C型”小行星，這顆近地小行星是早期太陽系留下的遺存。

　　按照太陽系成因理論，這類富碳小天體的形成區(qū)域應(yīng)該位于地球軌道外側(cè)，溫度較低的區(qū)域，因此作為一顆近地小天體，科學(xué)家們認為“龍宮”小行星在其歷史上經(jīng)歷了從小行星帶向內(nèi)“遷移”的過程。但是，如果我們有機會可以實際獲取“龍宮”的物質(zhì)樣本，那將讓我們隊這一過程和機制有更加深入的認識。

　　在2015年歐洲“羅塞塔”彗星探測任務(wù)之后，有一點結(jié)論已經(jīng)相對清晰了，那就是原始地球上的水可能并非來自彗星，而是小行星。而科學(xué)家們相信富碳的C型小行星的成分中是非常富水的。早期地球上的水體以及后來構(gòu)建生命的基礎(chǔ)——有機物分子很大一部分可能正是由這類小行星所帶來的。而對于所有這些認識，實際的取樣研究都將是最為權(quán)威的驗證。

　　此前，“隼鳥2號”已經(jīng)向“龍宮”小行星的地表投擲了一個信標，這是一個小型，能夠反光的標記物，它將在飛船逐漸接近小行星粗糙的地表時充當引導(dǎo)標志。地面控制人員將不斷命令探測器拍攝信標的照片，不斷修正下降航路，最終準確抵達預(yù)定的取樣地點。

　　“隼鳥2號”釋放到“龍宮”小行星表面，用于指引采樣降落的明亮反光“信標物”，圖像中還可以看到“龍宮”的影子　　在此之前，日本宇宙航空開發(fā)機構(gòu)(JAXA)曾經(jīng)計劃在去年10月開展著陸行動。但很快發(fā)現(xiàn)這顆小行星的地表比原先設(shè)想的更加粗糙的多，到處都是散落的大小石塊，這給尋找合適的降落和取樣地點制造了相當大的麻煩。

　　地面控制中心此前希望能夠有一塊直徑大約100米的平坦區(qū)域用于探測器的降落和取樣。但考慮到這顆小天體的實際情況，最終他們選定的“著陸取樣場地”的直徑僅有6米。

　　用于取樣的取樣器從飛船底部伸出，長度大約1米左右。因此，在著陸器取樣的區(qū)域，有一點要求非常關(guān)鍵，那就是這一地點不能存在突出地表超過50厘米的巖石，否則就有可能存在在取樣時飛船剮蹭到巖石表面，造成飛船故障甚至失事的風(fēng)險。

　　復(fù)雜的地表形態(tài)也可能影響到采集的樣本數(shù)量。在抵達“龍宮”之前，地面科學(xué)家曾經(jīng)以為這顆小天體的表面是被一層均勻細膩的塵土所覆蓋的。很顯然，事實證明情況并非如此。

　　事實上，“龍宮”的地表是一層亂石，大多是直徑數(shù)厘米級別，大的甚至可以有數(shù)十厘米乃至更大。

　　這總粗大碎屑物覆蓋的粗糙表面其實是讓科學(xué)家們感到意外的。因為此前所有曾經(jīng)造訪過的近地小天體，其地表物質(zhì)的粒徑都要比這小得多。

　　專家們目前還無法對這種差異做出非常有把握的解釋，但科學(xué)家們普遍的觀點是認為這可能與其成分乃至自轉(zhuǎn)情況有關(guān)。因為這顆小天體的成分中非常富碳，而此前觀測的近地小天體都是以硅酸鹽成分為主的。另外，“龍宮”的形狀暗示其在過去可能自轉(zhuǎn)的速度相當迅速。這些情況或許會以某種形式影響到其地表物質(zhì)的顆粒大小情況。

　　為了應(yīng)對這一意外狀況，日本科學(xué)家在地面進行了多次驗證試驗，以確認飛船在這樣的地表情況下是否還能順利獲取到樣本。

　　藝術(shù)示意圖：正在采樣的“隼鳥2號”探測器�？梢钥吹狡洳蓸悠饕呀�(jīng)接觸地面　　為了盡量模擬“隼鳥2號”飛船所面臨的實際情況，他們構(gòu)建了一個模擬“龍宮”小行星的模型，其地表物質(zhì)的質(zhì)地和顆粒大小都和實際情況接近，隨后將這個模型至于真空環(huán)境下，并發(fā)射一個“隼鳥2號”飛船使用的一模一樣的鈦合金金屬球去轟擊模型表面。

　　根據(jù)日本宇宙航空開發(fā)機構(gòu)(JAXA)的說法，相關(guān)測試取得了超出預(yù)期的良好結(jié)果，撞擊產(chǎn)生了大量細小的碎屑物，應(yīng)當可以被“隼鳥2號”攜帶的取樣器輕易捕獲。

　　這一實驗結(jié)果證明，“隼鳥2號”在這樣的情況下將照樣可以順利獲取樣本。在2018年9月份，“隼鳥2號”成功地向“龍宮”小行星表面釋放了兩臺微型機器人，后者成功傳回在小行星地表拍攝的圖像和獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)。隨后到了10月份，飛船還成功地向“龍宮”表面釋放了一臺由法國和德國聯(lián)合研制的探測裝置“Mascot”，這基本上是一個科學(xué)儀器包，包括相機，磁強計，紅外光譜儀之類。

　　整個任務(wù)期間，“隼鳥2號”將進行3次采樣行動，并分別將三份樣本儲存在樣本返回艙內(nèi)的3個分別獨立的密封儲存罐內(nèi)。按照計劃，三次采樣的目標樣本分別是兩份地表物質(zhì)樣本，分別是遙感顯示含水較豐富的成分，以及沒有明顯含水跡象的樣本，而第三次采樣則將嘗試采集淺地表下的樣本物質(zhì)。

　　日本科學(xué)家們期望本次采樣任務(wù)最少可以采回不低于0.1克的物質(zhì)樣本，但根據(jù)設(shè)計，“隼鳥2號”最多可以采集多達10克的樣本。而今天所進行的，正是三次采樣行動中的第一次。

　　前面已經(jīng)介紹了表面采樣的方式，前兩次采樣基本就是使用這種模式。但是第三次，也就是最后一次采樣的方式可能會有些許不同。

　　按照目前的計劃，第三次采樣將在4月份進行，目的是獲取小行星地表之下未遭受空間風(fēng)化的物質(zhì)樣本。但這就要求使用撞擊器擊碎小行星地表相當厚度的風(fēng)化層物質(zhì)，以便暴露出下方的新鮮巖土成分。

　　為了達到這一目的，“隼鳥2號”將發(fā)射一顆重2.5公斤的銅制“子彈”，稱作“小型附帶撞擊器”(SCI)，這顆“子彈”將高速撞擊“龍宮”，掀開其地表一部分，暴露下方巖土層，而在撞擊發(fā)生時，母船則將進行機動規(guī)避動作，以避開撞擊碎屑可能產(chǎn)生的危險。

　　“隼鳥2號”探測器樣本返回艙復(fù)制模型　　撞擊器預(yù)計將在“龍宮”表面形成一個直徑大約2米的大坑，暴露下部物質(zhì)。隨后“隼鳥2號”將等待兩周左右，等待撞擊產(chǎn)生的大量煙塵逐漸消散。當一切煙消云散，“隼鳥2號”就將再次下降高度，在撞擊坑內(nèi)嘗試對新鮮物質(zhì)進行取樣。

　　“隼鳥2號”所取到的樣本，都將被儲存在具有絕緣隔熱功能的樣本返回艙內(nèi)，準備送回地球。這個樣本艙直徑大約40厘米，高度20厘米，質(zhì)量大約16公斤。

　　預(yù)計到2019年10月份，“隼鳥2號”設(shè)定的科學(xué)任務(wù)期將臨近尾聲。隨后，飛船將啟動離子發(fā)動機，開始變軌并踏上返回地球的旅程。按計劃，“隼鳥2號”將在2020年12月份飛越地球附近，屆時它將釋放樣本艙，后者將以高達每秒12公里的速度，一頭沖入地球大氣層內(nèi)， 并最終打開降落傘，降落到澳大利亞西部的荒漠地帶，等待日本方面的回收。

　　前路漫漫，挑戰(zhàn)多多，我們預(yù)祝這一偉大的科學(xué)任務(wù)最終取得成功!(晨風(fēng))