当许多国家都热衷于在月球和火星探测的时候,不走寻常路的日本将目光放在了小行星之上,于是日本的隼鸟2号就朝着龙宫小行星飞去了。
月球探测车
大家知道他们此次去做了什么吗?仅仅是观测显然是不够的,所以隼鸟2号的终极目标是“完成采矿”。
那么,为什么日本将目标定在了龙宫小行星?隼鸟2号是如何进行采矿的?小行星采矿和月球采矿是一样的吗?为什么日本要探访小行星?
从相关资料就能看出,日本隼鸟2号飞船在3亿公里外的采矿方式是非常暴力的,现场碎石横溅!然而此次采矿除了暴力之外其实还细节满满,那么隼鸟2号的采矿细节到底有多惊人呢?就让我们一起来看看吧!
日本隼鸟2号
隼鸟2号“暴力采矿”
大家都知道2020年12月17日咱们的嫦娥五号“满载而归”,而就在同一个月,日本离家6年的隼鸟2号探测器的返回舱也平稳落地了,也带了些“小行星土特产”,一共5.4颗小行星样本。
许多人可能对日本此次的小行星探测确实知之甚少,那么我们就先简单回顾一下隼鸟2号的奇幻旅行。2014年的12月4日,日本的宇宙航空研究开发机构也就是JAXA将隼鸟2号探测器成功发射。此后它就朝着自己的“心动嘉宾”代号为“龙宫”的小行星飞去,到了2018年的6月,终于飞到了距离龙宫20公里的地方。
“龙宫”小行星
仅仅抵达上空是不够的,因此隼鸟2号就开始了一系列准备工作,要与龙宫来个“亲密接触”。为了能够顺利完成采矿,隼鸟2号从2018年的6月27日一直考察到2019年的2月11日才行动,在这期间它对龙宫进行了仔细观察,使用相关设备分析了龙宫表面岩石的基本物理特征。
许多人可能以为,小行星采矿就和月球采矿差不多。实际上,小行星的采矿难度更大一些,因为相较于月球的引力,小行星的引力实在是太弱了。因此探测器的着陆和采样都面临着“失控反弹”的风险。显然,这时照搬月球采矿的方法是难以完成任务的。
月球采矿系统渲染图
因此日本科学家为隼鸟2号设计了“暴力采矿”计划,首次着陆时使用了“弹子弹射”取样的方式。该装置当中由弹子和空弹器等组成,弹子的重量虽然只有3.5g,但是密度非常大,所以冲击力还是很强的。
当弹子以300m/s的速度飞出之后,撞击到了龙宫的表面使得碎石横溅,这时采样装置张开自己的“喇叭口”进行取样收集。说到这儿大家应该就明白了,隼鸟2号在小行星之上的采矿方式和传统的方式不一样,而是“对其开枪”,确实有够暴力。
暴力采矿
有了第一次的成功实践之后,隼鸟2号就开始准备起了自己的第二次采矿,这次的场面比第一次还要厉害。
二次采矿更暴力
第一次只是朝着龙宫开了一枪,而为了在第二次能够采集到更多的样本,日本科学家决定对龙宫进行“炮弹攻击”。这个炮弹其实是他们专门设计的一个撞击装置,其质量为14千克,看起来就是一个半球形的圆锥体,内部装着9.5千克的炸药。
飞溅的碎石
资料显示撞击装置以纯铜为壳体,厚度为5mm、质量为2kg的圆锥形构架在爆炸后在1/1000s的时间内形成一个坚硬的锥形铜金属块,并以2km/s的速度撞击在龙宫小行星上选定的目标点(L12), 形成一个直径约10m的小行星坑。
2019年的4月5日,隼鸟2号成功发射了这个炮弹并且打出了一个撞击坑。
因炮弹攻击形成的撞击坑
值得一提的是,虽然这个炸弹放在地球上来说威力确实不算什么,但是由于小行星附近的弱引力等特征,让探测器直面“爆炸”并不安全。所以隼鸟2号在引爆炸弹之前,转移到了龙宫的后方,避免爆炸产生的碎石误伤到自己。
所幸引爆还是很顺利的,并且经过后续考察来看,爆炸产生的“坑”也还算完美。所以在7月9日到12日之间,科学家让隼鸟2号开始第二次采矿。在抵达既定的撞击坑上方之后,探测器释放出了“高压氮气”。
高压液氮
在气体的“冲击”之下,坑内顿时再次“碎石横溅”,隼鸟2号立即伸出自己的取样“喇叭”,将这些扬起的碎屑全部都收集了起来。根据JAXA后续召开的记者发布会来看,二次采矿获得的样本数量还是比较可观的,符合他们的预期值。
实际上,不论是隼鸟2号的首次采矿还是二次采矿,都体现出了日本此次行动“另辟蹊径”的特征。
“龙宫”小行星上的碎石堆
要知道,以人类在月球上进行采矿的历史来看,一般都是着陆之后进行“钻孔”。隼鸟2号不论是使用弹子弹射还是使用撞击装置爆 破,都算是开创先河了。
毕竟小行星的体格和月球相比还是差太多了,所以根据其“引力微小”以及表面环境无法确定的特征,不论是从探测器于前期精确定点附着控制还是在后续的微弱引力之下采样的情况来看,隼鸟2号都做的相当不错。
小行星的东西半球
相较于它前辈隼鸟1号的坎坷历史来看,隼鸟2号不仅在各种设备方面“鸟枪换炮”,并且在有了经验之后,再度探索采样确实顺利得多。
说到这,大家应该对隼鸟2号暴力采矿的相关细节完全了解了。不过可能会有很多人疑惑,为什么日本放着大的行星不去探索,反而要去造访这种小行星?
我国的“天问一号”火星车
实际上,近些年来,小行星探测在深空探测领域还是比较“热门”的,并且由于各种因素的限制,小行星探测的难度其实还是非常大的。
小行星探测
与隼鸟2号亲密接触的这颗小行星直径大约为900米,在2018年时和地球的距离大约为3×10^8公里,其引力场也非常弱,大约只有地球的1/60000。
和地球相比,“龙宫”实在太小了
此次日本将其当作探测目标,主要是这颗小行星此前从未有探测器造访过,因此日本算是“首位”。
至于为什么要探测,JAXA的任务经理吉川表示,是想要了解太阳系的起源问题,因为小行星之上的岩石有助于人类认识早期的太阳系。
其实除了日本以外,从上世纪九十年代开始,像美国和欧洲航天局都曾实施过小行星探测任务。尤其是美国,他们一边忙着探索火星的时候也没冷落小行星,发射过不少探测器造访不同的小行星。
美国宇航局探测过许多小行星
当然,小行星探测不一定都要像隼鸟2号这样完成取样,飞越或者绕飞探测也算完成探测任务。目前各国的主要目标都是近地小行星,并没有急于“挑战”距离较远的星球。
值得一提的是,大家可能不知道,咱们的嫦娥二号在顺利完成了月球探测之后,就开始了“支线任务”。
嫦娥二号
它在2012年的12月13日时以10.73km/s的速度和4179号小行星完成了“擦肩而过”,为其拍下了一张照片。这是中国首次完成小行星飞越探测,从图片可以看出,这颗小行星就像是一颗“畸形”的花生米。
总之从小行星的探测历史来看,现在人类已经从以往的“支线任务”顺路看,发展成了专门设置独立的小行星探测项目,而任务目标也从飞越、绕飞变成了着陆和采样。
4179号小行星
相信在这种发展趋势之下,未来的小行星探测可以为科学家研究太阳系早期历史甚至是地球生命起源提供更多的材料和证据。
至于以后其他国家会不会也像日本的隼鸟2号这样进行“暴力采矿”就不一定了,毕竟随着科技的不断发展,未来小行星的采样应该会更加容易和顺利。
隼鸟二号的一比一模型
但不得不说隼鸟2号的成功采矿和顺利返回,都为其他国家提供了一个“可行方案”,具备很高的参考价值!