日本隼鳥-2 任務進展及後續飛行計劃

北京時間9月22日0:06，日本隼鳥－2探測器向小行星龍宮釋放了2台小型漫遊車：MINERVA－2－1A和MINERVA－2－1B。當時，隼鳥2號探測器位於龍宮地表上空約180英尺（55米）處。隨後，JAXA（日本宇宙航空研究機構）官員通過Twitter宣布，「MINERVA－2－1與探測器分離已經得到證實，探測器狀態正常。」

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探測任務時間表

正如隼鳥－2項目負責人吉田真博士所言，「到2019年底，隼鳥－2探測器的任務相當繁重、艱巨和複雜。」後續隼鳥－2探測器將轉入正式觀測、採樣和巡視探測階段，並將於2019年底攜帶採集到樣品的返回器將與探測器本體分離並返回地球，預計於2020年底返回器重返大氣，濺落在海上進行回收。

隼鳥－2探測器將要完成的主要操作如下：

2018年9月－10月，隼鳥－2探測器執行第1次小行星著陸和接觸採樣。隨後還將向小行星龍宮表面投放德國和法國聯合研製的「吉祥物」（MACSOT）移動巡視器。

隼鳥－ 2 探測器及其攜帶的「吉祥物」巡視器著陸小行星龍宮示意圖

2018年11月－12月，隼鳥－2探測器無法與地球進行通信，地面操作隊伍將利用此段空閑時間進行後續任務演練。

2019年1月，隼鳥－2探測器軌道重新提升至5km高度，轉入第2次中高度觀測階段。

2019年2月，隼鳥－2探測器執行第2次小行星著陸和接觸採樣操作，還將選定小行星轟擊觀測的最佳地點。

2019年3月－4月，隼鳥－2探測器將向小行星龍宮表面投放轟擊裝置（SCI），能夠在小行星龍宮表面炸出一個直徑數米的深坑。

2019年4月－5月，隼鳥－2探測器執行第3次隼鳥－2探測器及其攜帶的「吉祥物」巡視器著陸小行星龍宮示意圖小行星著陸和接觸採樣操作。還將選定投放「智慧女神」（MINERVA）小型跳躍式巡視器的最佳地點。

2019年7月，隼鳥－2探測器向小行星龍宮表面投放3個「智慧女神」小型跳躍式巡視器。

2019年8月－11月，隼鳥－2探測器在小行星龍宮附近停留，繼續執行觀測任務。

2019年11月－12月，隼鳥－2探測器的小行星樣品返回艙將與探測器分離，飛離繞小行星龍宮運行軌道，踏上返回地球之旅。

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即將開展的主要科學任務

隼鳥－2探測器則是一個承擔科學研究使命的探測器，其兩大科學目標是採集小行星龍宮表面和深處樣品，掌握C類小行星物質成分；通過觀測和測量，了解C型小行星形成過程和內部結構。為此，隼鳥－2探測器後續將開展以下幾個方面的科學探測任務。

執行詳細高精度觀測任務

隼鳥－2探測器帶有多種相機以及激光高度計，覆蓋可見光、近紅外和中紅外等多個譜段。後續將正式進入對小行星龍宮的高精度詳細觀測階段，對小行星龍宮的地形地貌進行攝影測量，對其表面土壤是否存在水和有機物進行探測，還將利用分離監測相機（DCAM）實時監視彈丸撞擊小行星龍宮表面、轟擊裝置爆炸形成深坑以及巡視器著陸等過程。

執行多次小行星著陸和

表面與炸坑內樣品採集任務

隼鳥－2探測器將3次緩慢降落在小行星龍宮表面，通過下方管狀採樣器接觸小行星表面，採集彈丸撞擊產生的表面碎片樣品。隼鳥－2探測器還新開發了圓筒形轟擊裝置。釋放後該裝置內部的烈性炸藥爆炸後將純銅金屬葯罩擠壓形成一個2kg的高速破片彈丸，以2km/s速度轟擊小行星龍宮表面，形成直徑數米的深坑。為避免炸坑內物質受輻照污染，探測器需以最快速度著陸並利用採樣器採集坑內樣品，將炸坑內樣品分裝在與小行星表面樣品不同的容器中。按照計劃，隼鳥－2探測器將在小行星龍宮上採集至少100mg表面岩石樣品和900mg炸坑內樣品。

執行多個巡視器著陸和巡視任務

隼鳥－2探測器計劃投放3種共4個巡視器，包括1個「吉祥物」巡視器、2個智慧女神－2－1A/1B巡視器和1個智慧女神－2－2巡視器。前者是由德法兩國研製的；後三者是由日本廠家研製的。2種巡視器均靠直流無刷步進電機驅動，在小行星龍宮表面上跳躍式移動。

「吉祥物」巡視器為0.3m×0.3m×0.2m箱型結構，質量為10kg，搭載了磁強計、熱輻射計、廣角光學相機和紅外光譜儀等4種主要觀測儀器。在探測器距小行星龍宮100m高度投放。「吉祥物」巡視器採取硬著陸的方式降落在小行星表面，巡視器還可以利用內部擺臂產生反作用力矩實現跳躍行走，從而改變探測位置。在姿態穩定後，巡視器開始對小行星龍宮表面進行連續觀測（夜間用攜帶的發光二極體照明），記錄跳經的各觀測點的礦物分布等信息，通過高速通信系統經隼鳥－2探測器後傳送回地球。巡視器採用了新型鋰電池，保障1個小行星（龍宮）日，即7.6h的探測時間。

智慧女神－2－1和智慧女神－2－2巡視器也是跳躍行走式巡視器，質量分別為1.25kg和1.6kg，帶有相機、光電二極體、溫度感測器、加速度計和陀螺儀等設備，主要目的是驗證跳躍行走技術，次要目的是探測小行星龍宮的地形地貌。上次「隼鳥」攜帶的智慧女神－1跳躍行走巡視器未能在小行星糸川（Itokawa）表面著陸的原因是人員設計錯誤，沒有將約16s的遙操作延遲計算在內，使之未能成功著陸小行星表面。在隼鳥－2探測器任務中，研製人員已經修正了該錯誤。

智慧女神－2－1和智慧女神－2－2巡視器

執行樣品返回任務

「隼鳥」探測器幾經周折，成功返回並將在小行星糸川表面採集的樣品回收。隼鳥－2探測器在其基礎上進一步細化了返回密封艙與探測器本體分離以及再入大氣層各階段的操作細節，還擬定了備用方案。隼鳥－2返回密封艙海上濺落地點與「隼鳥」相同，仍為澳大利亞海域。

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後續任務展望

日本正在考慮返回密封艙分離後隼鳥－2探測器的擴展任務問題，日本宇宙科學研究所（ISAS）的科學家們希望它能夠飛往日地拉格朗日點或接近其他小行星等，繼續開展探測任務。

美國國家航空航天局（NASA）於2016年9月8日也發射了一顆探測C族小行星貝努（Bennu）的探測器「歐西里斯-雷克斯」（OSIRIS-Rex），按計劃應於2018年12月初飛抵小行星貝努，在2020年下半年開始採樣，2023年送回地面。日美已就2顆小行星探測，以及從2顆小行星上採集樣品的研究與分析成果共享達成協議，或許有助於推動這項研究工作。

作者：王存恩

來源：《國際太空》2018年第8期

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