隼鸟2号来到“龙宫” 开启人类对小行星的探索

　　来源：牧夫天文

　　原标题：隼鸟2号，欢迎来到“龙宫”

　　编者按：上一次我们刚刚见证了曙光号谢幕的开始，而这一次，隼鸟2号将接过接力棒，继续开启人类对小行星的探索。


　　图一：“龙宫”的影像，由隼鸟2号上的光学导航相机于2018年6月26日拍摄图源：JAXA/东京大学及合作机构

　　上周，JAXA（Japan Aerospace Exploration Agency，日本宇宙航空研究开发机构）的隼鸟2号已经传回了小行星“龙宫”（编号162173）的第一批影像。我们终于得以再度一瞥这个内太阳系的小世界。

　　根据隼鸟2号上周传回来的近距照片来看，“龙宫”的外形就像一个骰子一样。“龙宫”的地表形貌比较奇特，极区是分叉状的，在赤道的隆起处还有一个尚无命名的单环形山，地表整体布满了鹅卵石状的东西。

　　越来越近

　　根据JAXA官方宣布的消息，隼鸟2号到达“龙宫”的时间是世界时6月27日00：35。隼鸟2号?在接近“龙宫”的时候采用了一个螺旋形的轨道，以便确认这颗小行星的周围是否存在能对飞行造成危害的潜在的类似卫星的小天体。“龙宫”本身在最长的尺度上也只有1km左右，但它的引力主导作用范围达到了90km（从表面算起）。隼鸟2号在和“龙宫”一起围绕太阳运行的时候并不会保持完全同步。现在隼鸟2号在距离小行星20km处。

　　欢迎来到“龙宫”

　　这颗小行星最早是由林肯近地小行星调查计划（Lincoln Near-Earth Asteroid Research，LINEAR）的研究人员在1999年5月10日的晚上发现的。当时这颗小行星被临时命名为1999 JU3，直到2015年年底才有了正式编号和名称“龙宫”（源于日本传说中的龙宫）。

　　“龙宫”属阿波罗型小行星，被认为对地球构成潜在威胁，其与地球的理论最近距离能达到95400km，大概是地月距离的五分之一。据测算，本世纪“龙宫”与地球最近的一次接近是在2076年12月，它大概会在距地球4倍地月距离的地方经过。隼鸟2号上搭载的热红外成像仪确认了“龙宫”的自转周期是8小时，与之前在地球上的观测结果相符。此外“龙宫”的公转周期为1.3年，轨道倾角5.9°。


图二：隼鸟2号前往“龙宫”的轨迹，该图是在2015年隼鸟2号飞掠地球的时候绘制的 图源：JAXA

　　“现在‘龙宫’的外形可以说是看得很清楚了，”项目主管津田雄一在最近的一篇新闻中表示。“‘龙宫’呈现这种外形的确让人意外，而且也对我们提出了一些工程上的挑战。”此外津田还提到这颗小行星的自转轴和公转平面是垂直的。“这可以增加我们在着陆和环绕探测的自由度。”

　　项目团队需要赶在隼鸟2号继续接近小行星之前尽快对“龙宫”的弱重力场分布进行彻底分析，因为有些地方的引力并不是指向小行星中心的（编者注：和上一次提到的一样，引力若不指向星体中心，除了提供正常的向心力之外还会提供扰动）。


　　图三：这是隼鸟2号在接近“龙宫”的途中拍摄的一系列影像，时间跨度大约为3天，由于不同时期拍摄的画面的时间速率不同，gif图的画面会有点跳动，拍摄距离大约为110-220km，由光学导航相机拍摄 图源：JAXA/ONC-T任务组

　　隼鸟2号于2014年12月3日在种子岛航天中心由H-IIA火箭搭载发射，它也吸取了其先驱隼鸟号的经验。隼鸟号在2005年访问了小行星“系川”（编号25143）并在2010年6月13日带着样本返回了地球。隼鸟号的经历可谓是多灾多难，它经历了反作用轮失灵、采样系统失灵以及一次强烈太阳耀斑事件，这次太阳活动直接破坏了隼鸟号的太阳能电池板。不过就算是这样，隼鸟号还是成功带回了它在小行星上着陆时扬起的尘埃颗粒。

　　隼鸟2号都搭载了什么

　　对于“龙宫“的探索现在可以说是彻底拉开帷幕了。7月底的时候隼鸟2号将继续降低至5km高度并对表面进行测绘。8月份的时候隼鸟2号将靠得更近，将下降至1km高度，并对”龙宫“的微弱重力场进行测绘，探究”龙宫“的内部是如何结合在一起的。


图四：对于隼鸟2号在小行星上取样的艺术想象 图源：JAXA

　　然后在9月或者10月的时候，隼鸟2号将会进行最后抵近，最终它将会降落至小行星表面并进行三项采样工作的第一项。这项工作将按以下步骤进行：首先，小型星载冲击器将对小行星表面发射经过充能的铜制“炮弹“。”炮弹“会打出一个撞击坑，清理掉受宇宙辐射影响的小行星表面物质，确保样品的新鲜度。DCAM3（一台小型可移动相机）将从星上分离并近距离拍下”炮弹“冲击的全过程。之后隼鸟2号将下降至冲击点并继续发射一个5克重的钽制“炮弹”，使取样器能够与小行星表面接触，收集被砸出来的碎片。（编者注：感觉和05年的“深度撞击”有点类似）

　　隼鸟2号还搭载了4个小一点的航天器，它们将从60米高处下降到“龙宫”表面。

　　MINEVA II号着陆器（Micro-Nano Experimental Robot Vehicle for the Asteroid）将释放其中三个航天器。它的前身是随隼鸟号一同出发的着陆器，但没有成功着陆。释放的三个航天器中有两个是小的太阳能巡视器（编者：或许可以叫“小行星车”？），分别标记为1A和1B。这两个巡视器由会津大学制造，都搭载有温度计和立体广角相机。它们会在小行星表面跳跃来进行探测。

　　MINERVA II号还会释放“巡视器2号”。它由日本东北大学制造，外形看起来有点像棱镜，主要任务是通过可见光和紫外LED来寻找在地表附近飘着的灰尘。

　　与此同时，MASCOT着陆器（the Mobile Asteroid Surface Scout）将独立开展工作，它由法国航天局和德国航天中心联合制造。上面的载荷包括磁强计、红外光谱仪以及和“洞察”号同款的辐射计。


图五：隼鸟2号搭载设备一览 图源：JAXA官网

　　“龙宫”带给我们这个项目团队的不仅有充满吸引力的形貌，还有随着挑战而来的探索责任，”津田在JAXA的一篇新闻稿里表示。“今天我们将和大家一道见证第一次近距离目击‘龙宫’的时刻，这对于执行这个项目的我们来说是一份无上的殊荣。”

　　隼鸟2号将于明年年底，也就是11、12月份的时候从“龙宫”返回。预计在2020年12月它将带着样品在澳大利亚的伍默拉着陆。这个夏天，新一轮探索小行星的热潮即将开始。NASA的OSIRIS-Rex探测器将在8月抵达小行星‘贝努’（编号101955）。更远些还有Lucy and Psyche计划，其目标飞行器将在2021至2023年抵达目的地。探索近地小行星将有助于直接解答我们是否有必要解除一颗小行星对地球的撞击威胁这个问题。未来的几个月让我们一起期待隼鸟2号以及与它同行的航天器的精彩表现吧！