飞行了1301天,终于到达!
日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)确认:北京时间今天早上8点35分,经过1301天的飞行,日本“隼鸟2号”(Hayabusa2)探测器已经到达距目标小行星“龙宫”(Ryugu)20公里处,之后它将绕小行星飞行,选择合适的“着陆"点进行采样。
向任务团队表示祝贺!
“隼鸟2号”官网显示:日本“隼鸟2号”(Hayabusa2)探测器已经到达距目标小行星“龙宫”(Ryugu)20公里处。
在介绍“隼鸟2号”任务之前,我们不妨先说说隼鸟号,它的探测历程,真的可以称得上“传奇”或者说“奇迹”。
【永远的传奇-隼鸟号】
2003年5月9日,日本隼鸟号(Hayabusa)小行星探测器[原名为缪斯-C(MUSES-C)]由M-5火箭发射升空,目的是探测一颗名为丝川(Itokawa)的小行星(小行星25143),对其进行采样并带回样品。
丝川(Itokawa),长约540米,宽约300米,表面崎岖不平,外形就像个?
像个啥?
该探测器的设计、研制工作历时7年,在轨完成了地球引力辅助飞行、与小行星丝川交会、在丝川上着陆、进行采样和飞离小行星等飞行任务。
“隼鸟号”小行星探测器。使用氙[xiān]离子发动机航行。
2005年9月中旬,隼鸟号探测器到达丝川,对其形状、地形、颜色、组成、密度等进行研究;2005年11月,探测器在丝川上悬停采样;
2010年6月13日探测器释放密封舱,密封舱成功返回地球并成功回收。2010年11月16日,日本宣布在隼鸟号的回收舱内发现了1500个物质微粒,这些微粒大部分来自于丝川小行星的岩石。
2010年6月13日探测器释放密封舱,密封舱成功返回地球并成功回收。
看似一切顺利,实则扣人心弦!从探测到回归,“隼鸟号”本身就是一个传奇!
2005年7月,“隼鸟”首现重大故障,控制空中姿态的3台装置中,1台发生故障。10月,第二台出现故障。
2005年11月,“隼鸟”两度在“丝川”小行星上着陆。但在同年12月,化学引擎出现燃料泄漏,与地面控制中心失去联络。
最初,由于化学引擎的燃料泄漏导致探测器的姿势出现偏差,这使得隼鸟号与地球失去了联系。保持一定的姿势对于探测器来说如同生命一样重要,因为一旦姿势发生偏差,太阳能电池板就会因为照不到阳光而不能供电,探测器的天线也不能对准地球发射信号。在隼鸟号失踪7周后,地面控制中心偶然收到了隼鸟号发来的微弱信号,这是隼鸟号的天线在太空中旋转时偶然朝向地球才发出的信号,而且每次发出的时间只有20秒。正是利用这一次次宝贵的20秒,控制中心向隼鸟号发出了一连串的指示并使其开始起死回生。
因为错过了最初的轨道,项目负责人川口纯一郎决定“隼鸟”延期3年返回地球。
2007年4月,“隼鸟”脱离“丝川”小行星轨道,开始回归地球之旅。同年10月,它关闭了用于长途航行的离子引擎,改为依靠惯性飞行。
2009年2月,“隼鸟”离子引擎重新点火成功,迈出返航地球的关键一步。
2010年6月3日,“隼鸟”离子引擎持续喷射,以修正轨道。5日,喷射按计划停止,意味着“隼鸟”完成回归前的最后轨道修正。
2010年6月13日,探测器释放密封舱,密封舱成功返回地球并成功回收。
多灾多难,百折不挠,“隼鸟”由此也博得“不死鸟”的尊称。
隼鸟号项目负责人、宇宙航空研究开发机构教授川口纯一郎说,在确保成功释放密封舱的前提下,希望隼鸟号能在进入大气层烧毁之前最后“看”一眼地球。川口等人设想,隼鸟号释放密封舱到进入大气层的3小时内,能通过引擎“余力”调整姿态,使搭载的照相机能“看到”地球,同时争取拍下密封舱脱离后的图像。“7年后返回地球,希望能让它最后拍下故乡的容颜。”
是的,隼鸟号做到了!
在“隼鸟号”进入大气层烧毁之前,它最后“看”了一眼地球,拍摄到了一张故乡地球的照片,不过,这张照片未能顺利传送完毕……
密封舱被弹出,而隼鸟号探测器自己,在日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)工作人员以及全球宇宙爱好者的关注下,如期冲进大气层并发出一道耀眼的亮光!
这,真的可以称之为“悲情时刻”!带着眷恋和不舍,它执行了最后的命令:“隼鸟号,回家!”
如果之前你就在关注隼鸟号,相信你一定看过这张漫画。
有日本媒体形容隼鸟号探测器是经历了九死一生之后回到了地球,但不管过程如何这一结果还是大大提高了日本在国际宇宙探测领域的地位。它的归来在日本引起了巨大的轰动:天皇感言、皇后咏诗、首相致电,一般民众也大为关注,模型产品被抢购一空……
隼鸟号此行共历时7年,航程约60亿公里,相当于地球绕太阳转了6圈。隼鸟号是人类首次在月球之外的天体上着陆并成功返回地球的探测器,其从小行星丝川上带回的微小颗粒对于人类研究太阳系的形成之谜可能有重大参考价值。
除去探测本身的意义,我想,隼鸟号的探测经历给人们带来更多的是那种精神上的鼓励和支持,它的传奇经历让人们知道了探索的意义、航天事业的特点以及在航天探索中人本身的重要性。面对突发状况,有时候我们无能为力,但有时候,我们可以发挥聪明才智、争分夺秒、想出对策扭转局面!
在不断地探索中,我们就慢慢感觉到每一个航天器都不是冰冷的机器,它们仿佛有自己的个性与情感,也有喜怒哀乐、多愁善感……
“隼鸟号”的历程是比小说还富戏剧性的真实故事,它的飞行之旅被颂为奇迹,而成就这一奇迹的是人们的信念、梦想、勇气和坚持。为了宣传和纪念“隼鸟号”的传奇经历,电影、纪录片导演制作人也果断抓住机遇,这可是不可多得的绝好题材!
迄今为止,已经有三部关于隼鸟号的电影上映了,纪录片、书籍也相继发行。
隼鸟号 はやぶさ/HAYABUSA (2011)电影海报。有时间可以搜搜看看哦~
电影、纪录片、书籍的上映、发行让隼鸟号的故事传遍世界,不死鸟的传奇经历加上及时适度的宣传报道,这更激发了日本对小行星的探测热情!
在隼鸟号 はやぶさ/HAYABUSA (2011)电影中,有着这样的片段:隼鸟号探测器弹出密封舱后,在JAXA工作人员以及全球宇宙爱好者的关注下,隼鸟号探测器如期冲进大气层并发出一道耀眼的亮光!
面对这样的悲情时刻,尽管非常伤心,但隼鸟号的非凡旅程更加激发了人们探索小行星的热情,主人公宇宙科学研究所职员水泽惠(竹内结子 饰演)说:再设计另一个探测器!
是的,再设计另一个探测器!日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)又用了2年半的时间设计了一个新的探测器——隼鸟2号!
【隼鸟2号】
“隼鸟2号”是世界上首次从小行星回收样本的“隼鸟号”的后续探测器,它长1米、宽1.6米、高约1.25米,重约600公斤,开发时间约2年半。它将花费3年半时间,飞行3亿公里,前往“1999JU3”号小行星执行采样任务,预定2020年底返回地球。
为避免再像隼鸟号那样多次出现故障,隼鸟2号在隼鸟号的基础上进行了切实的技术改良,作为动力源的离子发动机的推进力增加了25%,能够使用更长时间,通信天线也提高了通信量。“隼鸟号” 采用了单一的抛物面天线,而“ 隼鸟2号” 则配备了双平面高增益天线,以支持提高通信速度。
为了从小行星上采集物质,隼鸟2号身上还携带了圆筒形冲击器,冲击器与探测器分离后会爆炸,利用爆炸产生的压力抛出金属块,人工制造出凹坑,从而使探测器采集到小行星内部的新鲜物质。
【发射、前进、模糊、清晰】
北京时间2014年12月3日12:22,执行日本第二次小行星取样返回任务的“隼鸟2号”探测器由一枚H-2A火箭从种子岛航天发射中心成功发射。
发射后飞行一切顺利。
深空探测的最大限制就是距离,要去往更远的地方速度不足就要飞很久,而航天器的寿命一般是有限的,人的寿命也是有限的,所以我们需要让飞行器飞得更快!
然而人类制造的火箭再大所提供的速度增量也不够。直到人类发现了引力弹弓效应,也就是在能量守恒的情况下小小的飞行器在与行星相遇的过程中,可以利用行星的引力获得加速,从而就像弹弓一样把飞行加速甩出去。
谢谢你把我甩了!哈哈
在这样特殊的时刻,不妨拍几张照留作纪念。
从太空中看,地球上70亿人都生活在右边那个不起眼的蓝点上,而左边的灰点迄今只有12人登陆过。
这张照片由“隼鸟2号”在北京时间2015年11月26日上午11时46分拍摄,当时“隼鸟2号”距离地球约300万公里,月球与地球恰好同处于“隼鸟2号”光学导航望远照相机(ONC-T)的镜头内,左边灰点为月球,右边大一些的蓝点为地球。
2015年12月,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)证实,其“隼鸟2号”探测器已经成功利用引力弹弓效应飞向其目标小行星--1993 JU3(龙宫),并于北京时间2015年12月3日下午6时08分飞掠地球,距离地球表面为3090公里。
在飞掠过程中,“隼鸟2号”上的光学导航望远照相机(ONC - T)也拍下了地球的照片。
之后,隼鸟2号便向着目标“龙宫”加速前进!
2018年2月26号,在距离目的地龙宫130万公里的地方,隼鸟2号第一次拍到了这颗小行星的照片。
离得还是太远,继续前进!
2018年6月6日,隼鸟2号探测器使用光学导航相机,再次拍摄了它此行的目的地——小行星龙宫(Ryugu),没错,就是最亮的那颗!
近了近了!
2018年6月20日上午9时许,隼鸟2号探测器距离此行的目的地——小行星龙宫(Ryugu)只有100公里了!果断截图保存!
就要到了!
随着距离的拉近,照片中的小行星龙宫(Ryugu)也越来越清晰了。
小行星龙宫(Ryugu)——“1999JU3”号小行星在地球和火星之间的轨道上运行,被认为存在含有水和有机物的岩石,与约46亿年前地球诞生时的状态相近。隼鸟2号到达该小行星后,将观测该小行星表面,随后悬停并采集其表面下数十厘米处的物质。通过回收和分析这些物质,科学家希望能解答太阳系形成和生命起源的若干谜题。
近日,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)再次发布小行星龙宫(Ryugu)的清晰照片,这是隼鸟2号在6月24日拍摄的,拍摄时,它距离小行星龙宫(Ryugu)大约40km。
日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)刚刚宣布到达距目标小行星“龙宫”(Ryugu)20公里处消息时,又在官网发布了一张照片,这是隼鸟2号昨天(6月26日)拍摄的。
像个啥?土豆?还有更好的答案吗?
欢迎大家在文末留言。
国外爱好者还用纸做了个模型,还挺像的!
要不要自己制作一个呢?
从出发到接近,在这将近1300天的时间里,“隼鸟2号”是如何飞行的?请看下面的视频:
【大干一场!】
今天,“隼鸟2号”已经抵达距离此行的目的地龙宫(Ryugu)20公里的地方。为寻找适宜着陆点它将绕“龙宫”不断观测,“隼鸟2号”计划在今年9-10月首次尝试“着陆”采集岩石。2019年初先离开“龙宫”,再“着陆”两次采集“龙宫”样本;2019年底飞离“龙宫”,最快将在2020年底返回地球。
如何采样呢?在选择好采样位置后,探测器不会立即下降着陆,而是在采样前先释放一颗标记物。标记物就像沙包一样降落在小行星表面,一旦稳定下来就可以反射光线帮助下降中的探测器确定位置。
标记物直径约10厘米,隼鸟号携带了3个,隼鸟2号携带了5个。
它的作用就像大海中的灯塔,为探测器指明方向。
一切准备就绪后,探测器就会缓缓下降,近距离接触小行星表面,探测器的样品采集装置(取样机械臂)搭载了一种弹射式采样系统,该采样系统利用可展开机械臂将投射器和捕捉器移动到取样点,然后发射高速运动的射弹撞击小行星表面,并利用捕捉器收集飞溅的岩石样品。重量为5克的射弹将以300米/秒的速度击中小行星表面,爆炸弹起的尘埃会由隼鸟2号的取样机械臂收集到样本容器里。
隼鸟二号取样机械臂
悬停采集完毕后,取样机械臂会将采集到的样品输送到样品容器里。
样本容器,所有的惊喜都将存放在这里!
在完成首次悬停采样后,隼鸟2号探测器将选择合适的位置再次采样,按计划,它将3次悬停在小行星表面进行采样。
在这3次悬停采样计划中,最后一次的采样计划最给力!最暴力!
第三次采样目的是采集到小行星地表以下的物质。
用什么办法呢?炸!
在准备第3次采样前,探测器首先会释放出冲击装置(SCI),冲击装置中有一个锥形物,里面有4.7kg炸药(塑性奥克托今,奥克托今学名环四亚甲基四硝胺,是高熔点炸药,简称HMX。)在下降到距离小行星表面300米左右将炸开!
冲击装置释放后,隼鸟号此时将采取规避措施,“躲避”到小行星身后保证自身安全。
隼鸟2号:太暴力了这个,我还是躲远一点。
锥形物底部是一个铜盘(2kg,纯铜),在爆炸后压力的冲击下将收缩变形成一个半圆形弹体,铜盘瞬间变身为一枚炮弹,以2千米/ 秒的速度冲向小行星表面,炸出一个直径2-7米的大坑!
锥形物底部的铜盘将收缩变形,成为一颗子弹!
为了能顺利实施,研究人员在地面进行了相关试验,冲击力很大!就像一颗子弹!看:
为了观察爆炸和冲击情况,隼鸟2号会在冲击装置分离后部署一个分离相机(DCAM3 , Deployable Camera 3 )。
该相机包含两个镜头(DCAM3-A和DCAM3-D),分离相机上还有数据天线,它会将拍摄到的爆炸和冲击画面传输到母船——隼鸟2号上。
介绍到这里,只想说人类的聪明才智都用到这个探测器上面了。想获取小行星地表下的“新鲜”样品,那就炸!想看看爆炸和冲击情况,隼鸟2号规避,分离相机与母船隼鸟2号分离,再利用数据天线将数据传输到隼鸟2号上。啧啧,这想法、这设计,棒棒哒!
爆炸完成后,隼鸟2号将执行它的最后一次采样任务!这次的样品应该比之前两次采集到的样品更“新鲜”。
在最后一次采样前,隼鸟2号依然会提前释放一颗标记物。标记物降落在小行星表面稳定下来就可以反射光线帮助下降中的探测器确定位置。
3次采样任务完成后,隼鸟2号将择机离开“龙宫”,择机向地球飞去。
【隼鸟2号的那些小伙伴】
隼鸟2号不能在小行星表面四处活动,因此,它的小伙伴们——小型登陆器将代替它完成小行星表面的探险任务。
它的小伙伴都有谁呢?微型着陆器MINERVA-II(3颗,2018年释放2颗,2019年释放1颗)及MASCOT(2018年释放,预计在10月份)。
由德国宇航中心(DLR)提供的“ MASCOT” 着陆器重10kg,由该中心同法国国家空间研究中心( CNES) 和JAXA合作研制。它携带有四台设备:磁力计、广角摄像机、红外显微镜、辐射计。设计寿命16个小时。“ MASCOT” 将以自由落体方式从约100米高处落到小行星上。
“ MASCOT” 着陆器从探测器上释放动画演示。
释放后的“ MASCOT” 着陆器着陆在小行星表面。
它能在小行星表面上完成一次跳跃,从而能在不同位置开展测量。一台相机则将对小行星表面的细微构造进行拍摄。它上面的传感器将能感受到上下方位,在必要时能调整姿态。着陆器降落后能自动进行调整,并从一个探测地点“ 跳” 到下一个地点。
还能打个滚,不错不错。
这些漫游车和着陆器都将在小行星表面上独立工作,获取有关其成分和演化史的信息,并将信息发送给隼鸟2号。
【回家!】
今天,“隼鸟2号”已经抵达距离此行的目的地龙宫(Ryugu)20公里的地方。为寻找适宜着陆点它将绕“龙宫”不断观测,它的时间很充裕,在1年多的时间里完成3次采样任务就OK了。
采样任务结束后,按计划,它将在2019年底飞离“龙宫”,最快将在2020年底返回地球。降落地点为澳大利亚内陆地区。届时,珍贵的样本密封舱将被回收并转移至研究机构进行开封研究。
隼鸟2号将弹出样本密封舱,而它自己,将和“隼鸟号”一样,冲进大气层烧毁,发出一道耀眼的亮光!
一切只为等样本密封舱归来!
这个密封舱不大,但本领超强!小行星采样样品就在其中,它直径40厘米,高20厘米,质量为16kg,密封舱进入大气层时速度将达到每秒12公里!
在距离地球约200km时,再入过程开始,样本密封舱将经受烈焰的考验!
距离地球约10公里时,降落伞打开(按照我们的叫法,此时发出的口令应该是“10公里通,开主伞”),热保护盾与密封舱分离(按照我们的叫法,此时发出的口令应该是“抛防热大底”),降落伞带着密封舱缓缓下降,着陆在地表后,密封舱将发出信标信号,引导搜救直升机尽快到达着陆地点!
珍贵的样本密封舱将被回收并转移至研究机构进行开封研究!通过回收和分析这些物质,科学家也许能解开太阳系形成和生命起源的若干谜题。
如果一切顺利,2020年底,传奇、大片将再次上演,6年的时间,6亿公里的非凡旅程!相信到时候会有很多人关注!
如此复杂的探测任务,离不开国际合作,美国国家航空航天局(NASA)为“隼鸟2号”提供深空测控服务。德国宇航中心(DLR)、法国国家空间研究中心( CNES)及提供样本密封舱着陆保障服务的澳大利亚政府有关部门都与项目主导单位日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)开展了国际合作。
在小行星取样探测方面,日本已经走在了世界前列,美国也不甘示弱,2016年9月8日,美国国家航空航天局(NASA)的OSIRIS-REx探测器开始了历时7年的“猎星之旅”——奔赴亿万里外的小行星贝努(Bennu),观察、取样后返回。这颗探测器预计于2018年8月抵达到贝努。探测器不会降落到小行星上,而是围绕其进行3D拍照、绘图,并寻找安全适宜的取样点。完成取样任务后,计划于2023年返回地球。
OSIRIS-REx探测器取样示意图。
我们中国呢?
【中国的小行星探测计划】
2012年12月,“嫦娥二号”月球探测器成功实施图塔蒂斯小行星飞越探测。距图塔蒂斯小行星最近的距离约为770米。
我们计划在2020年发射火星探测器,同时也将目光投向游荡在太空里的“流浪者”。在2020中国火星探测计划完成后,就要去探测小行星。
未来20年我国深空探测的主要科学目标是什么呢?目前基本确定紧随火星计划的是探测小行星,之后会是木星及木卫系统。专家们的计划是专门发射一颗小行星空间探测器,对三颗近地小行星开展飞越、伴飞、伴飞附着探测。附着就是要落在小行星表面,进行原位采样分析。
中国过去、现在和未来的深空任务及其目标。
我们选哪些小行星作为探测目标呢?研究什么呢?首选探测目标是对地球构成威胁的近地小行星,评估它们撞击地球的概率;二要研究小行星的形成和演化,从而研究太阳系的起源、演化;三是探索地球生命和水的起源。
我相信,中国也一定会实现小行星采样返回的目标,让科学家们在地面上的实验室里分析取回的样品。
我知道那一天肯定会来,我希望那一天早日到来!
图源:新华社、JAXA、NASA、DLR、互联网等。