為什麼隼鳥向小行星射出的子彈是鉭質的?

傑li森


2019年2月22日上午8點左右,日本小行星探測器“隼鳥2號”(Hayabusa 2)成功在近地小行星“龍宮”表面著陸並取樣。

這是人類航天器第一次在小行星表面登陸並採集樣本。據日本宇宙航空研究開發機構稱,探測器的首次採樣是成功的。他們將一共三次對“龍宮”進行採樣工作,然後由“隼鳥2號”把樣品帶回地球,供研究人員分析小行星元素的組成,以及尋找是否存在水和有機物的證據。

“隼鳥2號”是採用向小行星發射子彈的方式來進行取樣的。

日本科學家為此專門設計了一款子彈。

(隼鳥2號用於採樣的子彈頭)

從這枚子彈我們可以看出,它的外圈有一個斜面,採取這種設計應該是方便在射入土壤或石塊的瞬間將目標向中心位置擠壓;子彈中部有一個半球形的突起,它會起到破碎樣本的作用;中部半球形突起的兩側(照片上只看到一面)各鑽了一個向中心傾斜的孔,這兩個小孔可以留住一部分碎屑,以便於回收。

這枚小彈頭看起來像是不鏽鋼,但據日本科學家介紹它是用鉭或鉭合金製作的。

(高純度的鉭金屬單晶)

為什麼用鉭而不是採用別的金屬來製作彈頭呢?

這取決於鉭優異的理化性質。

首先,鉭緻密,有不錯的硬度,具有很好的延展性,易於製造。鉭的比重高達16.69克/立方厘米,這方便以較小的體積獲得較大的重量,它更具有侵徹性;鉭的原子間呈正方體晶體結構,所以鉭的硬度比較高,莫氏硬度達到了6.5,這使它更容易對石塊進行破碎;鉭極強的延展性不僅有利於加工製作,還使得它的取樣孔更加容易“卡住”岩石碎屑。這些物理特性對於採樣工作來說十分重要,要體積小,要有份量,要足夠硬,還要能留得住樣品。

(鉭的體心立方晶體結構)

鉭的化學性質也很優異,它非常耐腐蝕,甚至連王水也奈何不了它,所以在很多場合鉭可以用來代替昂貴的金屬鉑。同時又由於鉭在自然界含量很低,比鐵、銅等元素要低得多,基本不用擔心鉭會對採集到的樣本有什麼汙染、影響到最後監測結果的準確性。

鑑於鉭優異的理化性質,日本科學家用鉭來製作彈頭,從小行星上進行岩石和土壤的採集取樣,就是情理之中的事了。

(“隼鳥2號”進行太空採樣的模擬畫面)


周志宏glee



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