收集“碎片”，揭開太陽系的起源奧秘

太空中擁有很多太陽系歷史的“碎片”，它們在太空中漂浮著，為人類帶來了無限的想象……它們可能為星球帶來生命，帶來水源，也可能一怒之下撞向星球，毀滅數以萬計的生命，恐龍其實就是最好的例子。它們從來不知道交通規則是什麼，移動速度非常的快，想要捕捉它們是非常難的。

小行星除了是太陽系歷史的“碎片”，具有極高的科學研究價值，還是未來人類經濟的碎片，捕獲它們就可以在太空建造城市，一些金屬小行星蘊含的稀土金屬足以衝擊全球市場……小行星是一把雙刃劍，如何利用，如何控制，這都需要科學的幫助。

隼鳥二號探測器

人類擁有無盡的創造力和雄心勃勃的夢想，人類在太陽系都有著自己獨特的腳印，從最近的月球，火星，金星等行星，再到遠處的冥王星，天王星等等……都有探測器踏足，但是對於小行星，我們瞭解的還不是很多。直到2004年歐洲宇航局的羅塞塔探測器發射……

羅塞塔探測器無疑是整個小行星探測方面的前輩，這些小小的天體蘊藏著諸多奧秘。隨後還有日本的隼鳥二號小行星探測器，隼鳥二號是日本宇航局有史以來非常成功的一次天體探測任務，也是世界第一次探測器內部取樣任務。接下來我們就來看看隼鳥二號如何揭開小行星的神秘面紗吧……

隼鳥二號探測器側面

今年的7月，一艘日本的小行星探測器成功地降落在一顆距離地球3億千米的小行星上，日本宇航局這次任務的目標是從小行星表面下收集原始物質，這些物質可以讓我們瞭解46億年前太陽系誕生時的樣子。隼鳥二號是第一次從小行星表面以下取得樣本，在2005年，美國宇航局的曾有一個“深度撞擊”項目，成功地在彗星上創造了一個人造隕石坑，但只是為了觀測目的，並沒有收集樣本。

為了獲得小行星表面下的這些關鍵物質，日本宇航局採取的方式非常科幻——金屬膠囊轟擊表面。有很多網友說這是打響了太空站的第一槍，其實這些金屬膠囊只是為了研究物質，不過這確實讓我想到了未來太空戰的一些畫面。

隼鳥二號探測器拍攝到的轟擊小行星的前幾秒

在今年4月，隼鳥二號探測器的第二次採樣活動就開始了。數枚金屬膠囊一起發射，以1050千米每小時的速度撞擊表面，之後隼鳥二號在發射金屬膠囊之後便退回到安全距離，因為日本宇航局任務團隊擔心一些塵埃會影響探測器工作。過了半個月，隼鳥二號下降，取得了龍宮小行星的深層樣本，隼鳥二號射擊的金屬膠囊在龍宮小行星上形成了數個隕石坑。

日本宇宙航空研究開發機構表示，這些樣品中可能含有有機物質和微量的水，收集好的樣本將被密封保存在中樣本金屬管中。

2014年8月31日拍攝的隼鳥二號探測器飛行模型的照片

Hayabusa 2任務於2014年12月啟動，耗資約300億日元。根據共同社的報道，在繞太陽橢圓軌道上運行了3年多32億千米之後，它於去年6月到達了龍宮小行星上空的靜止位置。如果接下來的任務按計劃進行，隼鳥二號探測器將於2020年年底返回其位於南澳大利亞的著陸點。

隼鳥二號小行星探測器是如何完成採樣任務的呢？又是如何發射金屬膠囊的呢？探測器的返回艙又是如何返回地球的呢？其實這不僅是日本宇航局的驕傲，更是人類智慧與執著探索星空，求知的一種體現。看到這裡，大家一定很好奇上面的問題，接下來我們將以專業的眼光，看一看探測器本身，隼鳥二號的特殊之處在哪裡。

隼鳥二號探測器著陸器渲染圖

首先我們看到的是SCI，也叫作便攜衝擊發射裝置，發射金屬銅膠囊就是這個科學載荷。

SCI由一個大約30釐米大小的長方體盒子組成，它在離小行星表面幾百米的地方釋放金屬銅膠囊，撞擊形成的隕石坑的大小大約是2到3米。這個撞擊實驗的目的不僅是研究小行星表面的物理特性，而且是為了揭示地下物質，也可以幫助隼鳥二號回收樣品。

隼鳥二號探測器著陸器原型

NIRS 3近紅外光譜儀，TIR熱紅外成像儀

隼鳥二號將在20公里的高度繞小行星運行，它是通過遙感來觀測小行星的，兩種紅外觀測方式將在遙感中發揮重要作用。

其中一種是一種是近紅外光譜儀NIRS 3，可以利用近紅外光譜觀察礦物和水的變質作用或水與礦物的相互作用。另一種是TIR熱紅外成像儀，通過採集小行星的熱輻射圖像來研究小行星的溫度和熱慣量。換句話說，它會發現土壤顆粒細節和巖體的孔隙度。

隼鳥二號探測器著陸器準備降落，渲染圖

Minerva-II羅孚二號科學有效載荷

隼鳥二號總共有三個小型Minerva-II型著陸器，這三個著陸器以跳躍的形式在小行星表面移動。相比於前一個小行星探測器，隼鳥一號只有一個Minerva漫遊者，而且也未能將其降落在小行星表面。隼鳥二號有兩種類型的漫遊者，Minerva-II-1型有兩個，Minerva-II-2是單獨的一個類型，因此總共有三種小型漫遊者，它們的作用不一樣。火星車上裝有小型傳感器照相機、溫度計，可以將它們的信息傳送給軌道上的隼鳥二號航天器。

隼鳥二號探測器的彈射活動

DCAM 3可展開相機

DCAM 3是一種微型光學相機，目的是觀察SCI便攜衝擊發射裝置對小行星的撞擊。DCAM 3拍攝了小行星上擴展彈射的運動圖像，提供了微重力下的表面物理特性和拋射行為的信息。

DCAM 3系統中的撞擊觀測部分由一個可分離的小攝像機筒、其脫離儀和母船上的接收天線組成。在SCI撞擊操作分離後，DCAM 3開始以可見波長進行觀測，並通過單向通信將圖像數據發送給母船。DCAM 3的設計類似於IKAROS DCAM 1，但版本更高，內部有一個額外的高分辨率相機。

DCAM 3儀器由日本大學聯合會與日本宇宙航空研究開發機構合作提供。大學聯合會成員包括：東京大學，神戶大學，日本宇宙航空研究開發機構，行星探索研究中心，千葉理工學院，東京大學，職業和環境衛生大學等。

ONC-T光學導航相機-望遠鏡成像儀

ONC-T是由日本宇宙航空研究開發機構、東京大學、Kochi大學、Rikyo大學、名古屋大學、千葉理工學院、明治大學、Aizu大學、國家高級工業科學和技術研究所AIST合作下開發的。

龍宮小行星上的太陽光芒，隼鳥二號探測器拍攝

隼鳥二號上的ONC系統由一個望遠鏡照相機和兩個廣角相機組成。ONC-T是一種望遠鏡相機，在可見光和近紅外範圍內有七個帶通濾波器。這些濾波器被放置在底部。該儀器的主要目的是以光學方式將航天器導航到小行星龍宮附近，並對小行星進行多波段測繪，以選擇著陸候選地點並瞭解這顆小行星的性質。

接下來我們說到了隼鳥二號探測器的“吉祥物”著陸器，這裡同樣可以看到探測器的精密之處：

吉祥物是一個小型著陸系統，主要任務有幾個，首先是小行星原狀物質的接觸性觀測和母船無法進行的微觀尺度觀測。這樣可以確定小行星的結構、結構和組成。第二，吉祥物需要在下降過程中、跳躍機動過程中和在多個地點測量小行星磁性問題。第三則需要幫助主航天器選擇取樣點。

隼鳥二號探測器在小行星龍宮上的陰影

吉祥物重達11公斤，科學載荷部分為3公斤，尺寸為0.3x0.3x0.2米。著陸器基線設計的特點是一個高度集成的碳纖維複合材料結構，以中間部分為主要承重單元，這樣可以大大減少著陸器的體積。吉祥物通過MASE機械和電子支撐結構與母船隼鳥二號探測器連接，包括預加載釋放機構PRM和分離裝置。

著陸器也需要電力才能工作，吉祥物的電力和能源供應是由法國SAFT公司提供的電池系統維持的。在巡航階段，由航天器專用電力線通過連接器供電，分離後，電源由一次性電池供電。它的容量是以兩個小行星日的運行時間為單位的，公稱時間為16小時。

隼鳥二號探測器SCI想象圖

吉祥物的GNC傳感器用於確定本身的運動狀態和方向。它們分佈在吉祥物身上，並通過OBC的熱冗餘A/D轉換器獲取。在吉祥物OBSW中實現了確定運動狀態、光照狀態和與土壤接觸的吉祥物的算法。

其實看到這裡我們就明白了，想要探測這些飄來飄去的小行星不是一件容易的事情，還需要把樣本帶回來。值得一提的是美國宇航局已經和日本宇航局達成合作，奧西里斯雷克斯小行星探測器和隼鳥二號小行星探測器回到地球后會交換樣本。

龍宮小行星

合作在科學領域是非常關鍵的，大家也看到了，隼鳥二號探測器也不是日本宇航局獨自做成的，也需要日本國內科學機構的通力合作。小行星樣本的交換工作也很有意義，雖然本努（奧西里斯雷克斯小行星探測器的主要目標）和龍宮小行星都屬於C型碳小行星，但是也許會有新的發現。

希望未來小行星能為人類所用，無論是科學價值還是經濟價值，這一天越來越近了。