日本的隼鳥2號宇宙飛船成功降落在小行星龍宮表面,這是太空探索的歷史性時刻,可能為地球生命起源提供極佳細節。
2018年10月下旬,隼鳥2號宇宙飛船接近小行星龍宮時的影子。飛船現在已經降落到該行星表面,試圖取些樣本,然後返回地球。圖源:JAXA
22日,日本當地時間上午7時49分,飛船從距龍宮星約20公里的穩定軌道降落在其表面。這次降落距離地球約3.1億公里,即使以光速進行實時操控,以這個距離來講,這個速度也很慢。整個降落過程都是自動化的,耗時約23個小時。當隼鳥2號與行星表面輕輕接觸時,它的結束速度應該只有7釐米每秒。如果一切按計劃進行,一個一米長的取樣臂將成功往行星表面發射一顆類似子彈的投射物,收集0.1克物質到取樣囊,然後將在2020年末運回地球。
飛船在嘗試採集樣本之前、採集期間和採集之後都拍攝了圖像,這將是瞭解該機制是否成功的唯一途徑。離開小行星表面後,隼鳥2號花了大約半天時間才回到位於其上方的原位置。法國尼斯蔚藍海岸天文臺(Cote d’azur Observatory)的帕特里克•米歇爾(Patrick Michel)表示:“這真的很激動人心,因為這是歷史上我們(可能)首次獲得一顆含碳小行星的樣本。”米歇爾是此次任務的聯合研究員。
隼鳥2號於2014年12月由日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)發射,並於2018年6月抵達龍宮星,龍宮星是一顆原始的C型(含碳)小行星。該行星直徑不足一公里,但據信蘊藏著巨大的科學寶藏:46億年前原始太陽系遺留下來的原始物質。當時太陽的行星群還沒有聚合。為了研究上面科學含量豐富的岩石,隼鳥2號已經在其軌道上繪製了龍宮星的全貌,並在2018年底將三架小型探測器送到其表面。第四輛探測器將於今年晚些時候部署。但該任務的首要目標一直是使用類似於隼鳥1號(Hayabusa 1)的設備,直接從行星表面採集樣本。隼鳥1號是上一次執行小行星樣本採集任務的飛船,它在2010年6月從S型小行星系川星(Itokawa)中採集到了塵埃顆粒。系川星沒有那麼原始,科學家認為它的形成時間大大晚於龍宮星。
然而,隼鳥1號樣本收集機制並沒有按計劃執行,因為當時儘管飛船的推進器確實採集灰塵顆粒到了它的收集器,但是投射物卻未能射入行星表面。隼鳥2號的科學家和工程師希望這次他們能解決任何問題——如果成功的話,回報將非常豐厚。JAXA的吉川誠(Makoto Yoshikawa)說:“這一次,我們覺得有望得到有機物。”吉川誠是隼羽2號的任務經理,他指的有機物是富含碳的化合物,它們和水以及陽光一樣,是構成地球上生命的重要基礎。“隼鳥1號沒能在系川星上發現有機物。但是這次在龍宮星上,我們認為可以在樣本中獲得有機物和水,這也是我們的主要目標。”
隼鳥2號到達小行星後,研究小組開始研究圖像以尋找合適的著陸點來收集樣本。但是很快,行星表面的物質就明顯不像預期的那麼好了,取而代之的是像碎石一樣的岩石和大圓石,取樣嘗試很容易因此遭到破壞。因此,為了增加成功的概率,飛船在2018年10月將一個目標標記物投放到龍宮星上。標記物是一個薄薄的反光材料薄片,將其用作測距激光的鏡子,可以精確測量飛船到行星表面的距離。
最初的計劃是進行三次不同的著陸和樣本收集,從不同的地點採集物質。然而,由於擔心地形崎嶇,以後可能只會再嘗試一次著陸,目標也會定的更大。4月之前,探測器將以每秒2公里的速度向行星表面發射一個重達1公斤的撞擊器,開鑿一個直徑約2至3米的小坑。然後,研究小組將決定是否降落並嘗試從小坑內收集樣本。無論怎樣,從小行星內部收集物質——這是以前從未做過的事。
NASA的科學家參與了另一顆小行星OSIRIS-REx的樣本採集工作,他們將會屏息靜觀隼鳥2號在龍宮星的表現。REx的任務是在2020年底從小行星貝努星(Bennu)收集兩公斤的物質,貝努星也是一顆C型小行星。日本和美國強強聯手,共享信息,OSIRIS-REx團隊將從隼鳥2號的著陸嘗試中獲得寶貴的數據。“我們對他們在取樣過程中發生的事情非常感興趣,”OSIRIS-REx的首席研究員、隼鳥2號的聯合研究員但丁·洛雷塔(Dante Lauretta)說,“我們將(與JAXA)舉行一次會議,總結經驗教訓。”
通過這些航天器收集的遙感數據和採集到的直接樣本,研究人員希望及時瞭解小行星,(或許還有彗星)最初是如何向地球“播種”水和其他構成生命的關鍵成分的。如果這些原始小行星的原始樣本被送回地球,全球的科學家團隊將對其進行全面研究,以期搜尋氨基酸等有機物質,這些物質可能為人類的起源提供新的線索。通過分析這些樣本的同位素組成,我們還能精確揭示每顆小行星的年齡,從而明確太陽系的形成年表。米歇爾說:“我們想驗證這些天體是否含有有機物質,並分析這些物質,以瞭解小行星在地球生命形成過程中的作用。”一種可能的情況是,產生生命所需的所有元素,包括水和其他生命起源前物質,都是由這些小行星帶來的。
隼鳥2號將於2019年底離開龍宮,2020年底返回地球,並在破曉時分卸下裝滿珍貴貨物的太空艙。關於我們自己的世界起源信息,這個勇敢無畏的星際任務將與OSIRIS-REx採集任務一起,告訴我們的可能比以往任何時候都要多。
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