再续传奇

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第一次着陆采样:采集表面物质


  2018年7月到2019年年初,隼鸟2号多次进行了着陆和采样演习,并将两台巡视器和一台着陆器成功释放到“龙宫”上,完成了很多先期探测。2019年2月21日,隼鸟2号第一次正式采样。北京时间12点45分,隼鸟2号开始从悬停位置下降,尽管已经比预定时间晚了5个小时,但它似乎成竹在胸,稳稳地操纵探测器加速下降。
  不过,临门一脚并非一帆风顺。尽管它事先已经演习过三次,也对着陆区做了充分的考察,但实际准备降落时隼鸟2号却没能着陆在预定位置上。好在远在3.5亿千米外的“亲友团”经验丰富,科学家们在短短5个小时内就为隼鸟2号重新规划了降落路线。为了赶上原本计划的着陆时间,隼鸟2号把第一阶段降落速度从40厘米/ 秒提升至90厘米/ 秒。结果,隼鸟2号不仅没有迟到,而且还提前了!
  北京时间2月22日6点07分,隼鸟2号抵达距离“龙宫”上空45米的位置。6点29分,隼鸟2号顺利着陆在“龙宫”表面的预定着陆区L08-E1,比计划时间提前了36分钟。这一切发生得太过突然,以至于控制室的很多科学家在确认着陆的那个短暂瞬间根本就不在工作岗位上。6点49分,控制室突然收到隼鸟2 号传回的确认已经成功着陆的信号,全场沸腾。
  说是“着陆”,其实只是探测器长长的采样杆短暂接触到了“龙宫”表面。
  砰!一颗质量5克、直径8毫米的钽(tǎn)质子弹以300米/ 秒的速度从采样杆中飞出,射向“龙宫”表面。在这电光火石的一刹那,“龙宫”表面碎石横飞。隼鸟2 号携带的一个专门用来跟踪采样杆的小型监视相机记录下了这场“短兵相接”。

乙姬公主的宝箱


  隼鸟2号采样杆内部的整体设计与隼鸟号类似,也是通过发射子弹撞击小行星表面,然后撞出的碎屑经弹射进入采样杆顶部的样本收集器。样本收集器的密闭性很好,可以把挥发性气体和惰性气体都原封不动地收集起来。而之所以使用钽质子弹是因为即使子弹的物质混入“龙宫”碎屑,也能被轻易分离出來,不会使样本受到污染。
  隼鸟2号的采样杆底部被设计成回褶状,那些1毫米~5毫米大小、没有被弹进顶端收集装置的“漏网之鱼”,也可以被一网“兜住”,等上升中的探测器突然减速的时候,这些样本就有机会因惯性再次被送入收集装置中。
  等等,隼鸟2号一共计划采样三次,怎么只有一个样本收集器呢?那三次的样本不就混了吗?当然不会!因为样品收集器里面大有玄机。
  隼鸟2号计划完成2~3次采样,因此收集器内部被分成了三个空间。第一次采样的样本会被直接送到A室,收集完毕后,转动转筒,关闭A室;第二次采样的样本直接被送入B室,收集完毕后关闭B室;第三次采样的样本被送入C室。
  我们之前讲过,隼鸟2号的探测目标——小行星“龙宫”这个名字源于日本民间故事《浦岛太郎》。故事里的浦岛太郎被海龟带往海底龙宫,在龙宫受到了乙姬公主的热情款待,回到人间的时候带回了一个宝箱(日语为“玉手箱”)。而首次采样成功的隼鸟2号项目组,也把这次着陆的采样区命名为“玉手箱采样区”,宣告“浦岛太郎”已经顺利从“乙姬公主”手中接过了珍贵的宝箱。

投下撞击器:去小行星上炸个坑


  顺利完成第一次着陆采样后,隼鸟2号还有更大的野心。因为虽说小行星是古老而原始的太阳系物质遗迹,但小行星表面的物质大多经历了漫长的空间风化和改造,很可能已经无法体现形成时期的物质成分了。也就是说,想要知道原始的太阳系物质成分,需要“剖开”小行星表面,采集到内部的物质才行。为此,隼鸟2 号采用了更加冒险的方式。
  2019年4月5日,隼鸟2号向“龙宫”表面投下一枚“炸弹”—— 重达14千克的撞击器,其中有9.5千克是炸药。
  被扔下的撞击器在半空中引爆炸药,把底端厚约5毫米、重2千克的纯铜质薄板“压缩”为一枚“炮弹”,使之高速撞向“龙宫”表面。
  另一边,隼鸟2号为了不被炸出的溅射物撞伤,丢完“炸弹”拔腿就跑,只留下一台相机拍摄这场爆破大戏。
  撞击非常成功,直接在“龙宫”表面炸出了一个直径超过10米、深度约3米的人造撞击坑。值得注意的是,这个人造撞击坑的内部呈暗黑色,比之前采集到的表面物质颜色更暗。这些被撞出的“龙宫”次表层地下新鲜物质正等待着隼鸟2号再次着陆,将其收入囊中。

第二次着陆采样:采集地下物质


  2019年7月11日,隼鸟2号再次下降,抵达“龙宫”表面C01-Cb区域,开始第二次着陆采样。
  隼鸟2号着陆的瞬间,银瓶乍破,碎石漫天,隼鸟2号与小行星“龙宫”再次上演了一场充满火花的“邂逅”。尽管在第一次采样中,探测器受了一点儿伤,但在项目组的精心谋划和反复演习之下,隼鸟2号依然顺利完成了第二次着陆采样,而且比第一次着陆还要精准。实际着陆点和计划着陆区中心只差了60厘米!
  7月12日,隼鸟2号带着从“龙宫”地下次表层采集的物质,安全回到距“龙宫”表面20000米处的伴飞位置,第二次着陆采样圆满成功。
  两次着陆采样点分别被命名为“玉手箱”和“万宝槌”。这是人类首次在小行星上成功完成多次着陆采样,首次采集到次表层地下样品。至此,隼鸟2号两发两中,成功将小行星“龙宫”表面和次表层地下的物质样本收入囊中。不过在返回地球之前,它还有最后一个使命,那就是投下最后一枚巡视器MINERVA-II2。

投下最后一枚巡视器:一场奇幻旅程


  很不幸的是,在2018年11月最后一枚巡视器就被检测出故障—— 无法启动数据处理等响应,只能保持通信。也就是说,这枚巡视器已无法完成着陆、移动和拍照等工作。但隼鸟2号项目组并没有放弃它,在已经无法拍照和观测的情况下,项目组成员们极尽巧思,从约1000米高处将两个标记球TM-C、TM-E和MINERVA-II2巡视器释放向“龙宫”表面,观察它们在“龙宫”微弱引力下的运动状态,同时优化“龙宫”的重力场模型。
  在“龙宫”微弱的引力下,三个小家伙都经历了一场前所未有的奇幻旅程。它们花了几天时间、环绕小行星“龙宫”数圈,才缓缓落在了“龙宫”表面。
  这是人类迄今为止向地外天体投放的最小的人造“卫星”,也是世界首次成功向环小天体轨道投放复数颗人造天体。为此,隼鸟2号项目组以人类最早的两颗人造卫星“斯普尼克号”和“探险者号”命名了TM-C和TM-E两个标记球。

返航:前方地球,再见“龙宫”


  2019年11月13日,隼鸟2号启动RCS推进器,从伴飞位置开始远离小行星“龙宫”,正式进入“返航模式”。
  最初5天,隼鸟2号在返航途中还为“龙宫”拍摄了告别照,此后它便改变方向,告别“龙宫”了。
  如果一切顺利的话,隼鸟2号将于2020年12月抵达地球,装着小行星样本的返回舱将再入地球灼热的大气层,降落在位于澳大利亚南部的乌美拉沙漠实验场。
  在返航之路开启之时,项目组的科学家们为隼鸟2号设计了新标志,生机勃勃的绿色代表着地球母亲,同时也象征着隼鸟2号带回的样品里可能蕴藏的揭示生命起源的线索。
  再见了,“龙宫”!
  辛苦了,隼鸟2号!
  2020年,我们地球见!
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