日本隼鸟号探测器7年后返回地球——世界上首架从小行星上带回物质的探测器

2010年6月13日,日本隼鸟号探测器7年后返回地球——世界上首架从小行星上带回物质的探测器。


隼鸟号(日文:はやぶさ,开发名称为第20号科学卫星MUSES-C)是日本宇宙航空研究开发机构的小行星探测计划。这项计划的主要目的是将隼鸟号探测器送往小行星25143(又名“糸川”;Itokawa),采集小行星样本并将采集到的样本送回地球。

隼鸟号原预计于2007年6月返回地球,但由于怀疑探测器的燃料泄漏,延后3年后于2010年6月13日日本时间22时51分返回地球,本体于大气层烧毁,而内含样本的隔热胶囊与本体分离后在澳大利亚内陆着陆。

隼鸟号在宇宙中旅行了七年,穿越了约六十亿公里的路程。这是人类第一次对地球有威胁性的小行星,进行物质搜集的研究,也是第一个把小行星物质带回地球的任务。

隼鸟号是吉尼斯纪录认定的“世界上首架从小行星上带回物质的探测器”。

历史

这项太空研究计划斥资两亿美元。

以下记载时间如未特别标著皆指日本当地时间。

年份日期发生事件
2003年5月9日13:29:25由M-V火箭成功发射至太空,同时正式取名为“隼鸟号”。
9月离子引擎A发生输出不稳定状况,动力改由另外三架引擎联合使用,同时运作时间超过1000小时。
10月末─11月初遭遇观测史上最大太阳闪焰的冲击,虽然发生了太阳电池输出减弱以及内部内存单粒子翻转错误(single event upset),所幸不影响任务进行。
2004年5月19日以极为接近地球的准确轨道进行重力助推成功。
12月9日离子引擎运作时间超过20000小时。
2005年7月29日第一次捕捉到小行星糸川的模样。
7月31日X轴姿势控制装置故障无法使用,改由化学燃料辅助推进器与剩下两个姿势控制装置联合使用。
11月12日进行降下预演,同时释放出刻有88万人的名字的目标标定球和探测器MINERVA,但皆失败而没有到达糸川小行星上。
11月20日第一次降落,但因为侦测到障碍物而自动停止,之后以每秒10厘米的速度再降落。期间因失去通讯30分钟,当时地面站无法确定是否降落在糸川小行星上。由于降落时着陆终止模式无法解除,采集样本时用来撞起岩石碎片的子弹,因此无法发射。但样品舱可能采集到着陆时,地面扬起的灰尘。
11月26日第二次降落,着地后1秒即离开,地面站显示降落与但采集样本的子弹发射,整个过程正常执行。燃料发生泄漏的现象,在关闭阀门后已停止。
12月9日通讯中断。
2006年1月23日接收到从隼鸟号传来的无线电讯号。
1月26日确认情况:太阳能电池输出过低、11个锂蓄电池中有四个完全不能使用、燃料也几乎流失。
2007年1月17日进行样品容器保存至样品舱胶囊作业,隔日确认完成。
4月25日进行返回地球的航程。
2008年

2009年

2010年6月13日19:54 分离样品舱
22:02 进行最后的地球摄影
22:28 通信中断
22:30 控制室所有指令输入完毕
22:51 重返大气层,隼鸟号化为灰烬。
6月14日16:38 样品舱回收成功。
6月17日样品舱运回日本相模原,进行开封检查作业。
6月18日取出样品舱内的容器,进行电脑断层扫描(CT)。由于容器为密闭状态,仅能确认没有大于1mm的样本存在(此时不确定内部是否有其他样本)。
6月24日对样本容器(A室)进行开封。
7月6日尝试从样本容器中取出微小样本。
11月16日确认采取的样本为非地球物质,并且发表小行星25143(糸川)形成的方式。
12月7日对样本容器(B室)进行开封。
2011年1月17日发表日后对样本分析的初步计划。1月22日起在日本兵库县的“SPring-8”研究中心进行初步分析。

2010年6月13日22时51分(日本时间),完成任务后返回地球的隼鸟号进入大气层,母船在穿越大气层的时候化为灰烬;而装着装着小行星尘土样本的样品舱,则在距离地球两万公里远的地方脱离母船。样品舱降落在澳洲阿德雷德西北方的乌美拉沙漠中一个偏远的军事区内。

在穿越大气层的过程中,母船的燃烧以及小太空舱的摩擦,制造了相当金星和半个满月亮度的火流星。日本宇宙航空研究开发机构已经确认太空舱着陆的位置, 回收之后已密封运回日本进行进一步研究。

隼鸟号装有4基NEC研制的离子推进器,因为宇宙中没有空气阻力即使依靠小功率输出飞船提供持续的加速度,最终也能达到很高的飞行速度。隼鸟号只储藏60公斤燃料。

任务目标

No任务目标达成得分数达成度
1离子引擎推进试验50分达成
2离子引擎长期连续稼动实验100分达成
3利用离子引擎达成地球重力助推150分达成
4自律飞行控制接近微小而不会有重力产生的小行星200分达成
5小行星科学观测250分达成
6从小行星进行样本采取行动275分达成,然而采集用弹丸没有发射成功
7样品舱重返大气层并进行回收400分达成
8小行星样本回收500分达成

任务目标设计是“100分为满分但能有500分结果”的意义。2010年11月16日,日本正式发表在隼鸟带回地球的容器中发现了1500颗从小行星带回的微粒。这是人类首次从除月球之外的宇宙天体取回样本。

研究成果

2011年3月10日,日本宇宙航空研究开发机构的研究小组在美国得克萨斯州的‘月球与行星科学大会’上,首次对外公布隼鸟号带回的微粒的初步分析结果。研究人员发现微粒中存在橄榄石、斜长石等岩石的大型结晶;研究人员认为,这些岩石可能曾经历高温。同时,他们还发现,微粒与地球上发现的一种陨石特征一致,而且微粒受热后产生的气体不具备地球物质特征。此外,在对岩石的检测中未检出有机物、碳元素等与生命有关的物质。

各方反应

新闻媒体

  • 在隼鸟号回归后,东森新闻台的关键报道曾对其做出1小时的谈话节目性质报道。

政治界

在隼鸟号回归之前,于日本政府主导的事业评鉴中,JAXA等科学界预算遭到大量删减,令隼鸟号的后继机隼鸟2号预算严重不足而导致计划停摆,在隼鸟号回归之后,民间开始出现“希望隼鸟号后继机的预算能够被保留”的声音,也在日本政界掀起一波检讨事业评鉴成果的声音。

科学界

商界

日本万代公司将于2011年6月24日发售“隼鸟号”24分之1大小的模型。模型由日本宇宙航空研究开发机构监制,售价24150日元,该模型亦是万代公司“成人超合金”系列的第三批产品。该模型主要材料是锌合金,可以再现展开太阳能电池板和放出样本采集容器等情景。

网络

由于隼鸟号是在各种几乎不可能的状况下回到地球,在日本最大的动画网站NICONICO动画上也掀起一波隼鸟号热潮,大量歌颂隼鸟号旅行的影片、歌曲因应而生。

电影及纪录片

  • “はやぶさ HAYABUSA BACK TO THE EARTH”:2009年4月1日于日本全国的天文馆上映,其后角川电影配给于2011年5月14日开始在日本全国的电影院上映。香港的香港太空馆也于2012年1月1日至6月30日间于何鸿燊天象厅上映此片。全编以电脑绘图制作。

  • “はやぶさ/HAYABUSA”:由二十世纪霍士电影制作与发行,于2011年10月1日在日本上映。2012年3月开始于美国十个主要城市上映。电影由堤幸彦监督、竹内结子主演。

  • “はやぶさ 遥かなる帰还”:由东映制作于2012年2月11日发行上映。由泷本智行监督、渡边谦主演。

  • “おかえり、はやぶさ”:松竹映画制作与发行,于2012年3月10日在日本上映之3D电影。由本木克英监督、金子ありさ编剧,藤原龙也主演。

后继机

隼鸟2号

主条目:隼鸟2号

设计上是与隼鸟号规格几乎相同的“准同型机”,根据目前释出的资料,与隼鸟号的不同点在于:

  1. 天线将从隼鸟号使用的旧型天线更换成与破晓号相同的平面天线。

  2. 携带自我构造弹,在小行星表面进行第一次采样后,释放弹头在小行星表面上制造坑洞,之后于坑洞内采集样本。

  3. 导致隼鸟号一连串故障的反作用轮增加一个备用。

预定在2014年升空,前往C型小行星1999 JU3,于2018年到达并采集样本后,于2020年返航。

日本隼鸟1号官方网站在2013年4月1日宣布团队解散

隼鸟号MKII

与欧洲空间局合作的计划,比起隼鸟号更为大型,预定前往D型小行星。


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