日本太空艙攜帶原始小行星樣本在澳大利亞著陸

隼鳥2號探測器採集的來自小行星龍宮的物質將加深科學家對早期太陽系歷史的瞭解

JAXA's Hayabusa-2

2020年12月6日,在日本南部庫伯佩迪,可以看到日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 的隼鳥2號探測器在著陸並採集了距離地球約3億公里的小行星物質後,將樣本投放到地球。

人類有史以來第二次將小行星樣本帶回地球。

一個裝有來自近地小行星龍宮原始碎片的的小型艙體於今天下午早些時候(12月5日)在偏遠而崎嶇的伍麥拉禁區內著陸,該區域位於南澳大利亞州首府阿德萊德西北約 310 英里(500 公里)處。

這些樣本是由日本的隼鳥2號任務從數百萬英里外的地球捕獲的,該任務從 2018 年 6 月到 2019 年 11 月近距離研究了直徑 3,000 英尺(900 米)的龍宮。


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隼鳥2號的前身是第一個將太空岩石樣本帶回地球的探測器,於 2010 年交付了石質小行星絲川的碎片。但是最初的隼鳥號(日語意為“遊隼”)帶回的物質不到 1 毫克。隼鳥2號的收穫預計將超過 100 毫克(0.0035 盎司),並且其樣本來自一種非常不同型別的小行星——一種富含水和含碳有機化合物的原始“C 型”太空岩石。

“形成地球、海洋和生命的物質存在於我們太陽系形成的原始雲中。在早期太陽系中,這些物質相互接觸,並能夠在同一母體天體內發生化學相互作用,”日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 官員在隼鳥2號概述中寫道。

“這些相互作用甚至在原始天體(C 型小行星)中仍然保留,因此,從這些天體返回樣本進行分析將闡明太陽系的起源和演化以及生命的基石,”他們補充道。

在地球上擁有樣本是關鍵;世界各地裝置精良的實驗室中的科學家可以比隼鳥2號或任何其他深空探測器本身更詳細地研究宇宙岩石。返回物質的純度也是一個主要的賣點。研究人員已經可以獲得許多隕石,但這些小行星的“免費樣本”在穿過地球大氣層和在地球表面停留期間已經發生了顯著變化。

漫長的旅程

1,340 磅(690 公斤)重的隼鳥2號探測器於 2014 年 12 月發射,並於 2018 年 6 月 27 日與崎嶇的龍宮會合,從而開啟了史詩般的探索活動。

隼鳥2號詳細觀測了龍宮,還在小行星表面部署了多個微型探測器——幾個微型跳躍式漫遊車和一個微波爐大小的著陸器 MASCOT(移動小行星表面偵察員),該著陸器由德國航空航天中心與法國航天局 CNES 合作提供。

隼鳥2號主探測器自身兩次前往龍宮表面,都是為了捕獲樣本。在 2019 年 2 月的第一次操作中,隼鳥2號舀起了一些表面物質。同年 4 月,該探測器向龍宮發射了一個 5.5 磅(2.5 公斤)的銅製射彈,在小行星表面炸出了一個 33 英尺寬(10 米)的隕石坑。然後,在當年 7 月,該探測器俯衝下來,收集了一些最近挖掘出的塵土和岩石。

隼鳥2號將這兩個樣本分開儲存,因此科學家將能夠比較來自兩種截然不同的環境的物質——龍宮的表面(受到太空輻射的風化)和小行星更受保護的深處。

在確保這些樣本安全後,隼鳥2號於 2019 年 11 月離開龍宮並踏上歸途。今年 11 月 26 日,當隼鳥2號距離地球約 220 萬英里(360 萬公里)時,該探測器啟動了發動機進行關鍵的軌跡修正燃燒。此次機動使隼鳥2號駛向伍麥拉上空 6 英里寬(10 公里)的天空區域——其精確度相當於從 0.6 英里(1 公里)外瞄準一隻瓢蟲,日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 官員在燃燒後更新中寫道。

日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 官員表示,隼鳥2號於週五晚上(12 月 4 日)在距離地球約 137,000 英里(220,000 公里)處釋放了 16 英寸寬(40 釐米)的返回艙。然後,主探測器進行了另一次發動機燃燒,以遠離地球,因為它的工作尚未完成:日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 最近批准了隼鳥2號的擴充套件任務,該任務將於 2026 年飛越小行星 (98943) 2001 CC21,並於 2031 年與另一顆太空岩石 1998 KY26 交會。

但是,沒有自身推進系統的返回艙繼續衝向地球。它於美國東部標準時間今天中午 12:28 (格林威治標準時間 1728) 以預計約 26,840 英里/小時(43,190 公里/小時)的速度撞擊大氣層。幾分鐘後,當這個小型飛行器離地面約 6 英里(10 公里)時,它打開了降落傘,並於美國東部標準時間中午 12:47 左右(格林威治標準時間 1747;日本標準時間凌晨 2:47 和澳大利亞當地時間 12 月 6 日凌晨 4:17)著陸,日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 官員表示。

回收隊乘坐直升機出發尋找返回艙,最終於美國東部標準時間下午 2:47 (格林威治標準時間 1947) 發現了它

在固定和檢查飛行器後,隼鳥2號團隊成員將把它運送到日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 位於日本的地球外樣本管理中心。該設施於 2008 年竣工,專門用於存放和研究太空任務帶回的宇宙物質。

然後,部分龍宮物質將運往世界各地的實驗室,科學家將在那裡研究它,以尋找有關太陽系早期和地球生命起源的線索。

樣本返回任務的黃金時代

其他幾個航天器將很快效仿隼鳥2號的做法,將它們自己的天外碎片帶回地球。

例如,中國的嫦娥五號月球著陸器本週從月球表面採集了原始物質。該樣本計劃於 12 月 16 日或 12 月 17 日在內蒙古著陸。今年 10 月,美國宇航局的 OSIRIS-REx 探測器捕獲了另一個富含碳的近地小行星貝努的大量樣本,貝努直徑 1,640 英尺(500 米)。如果一切按計劃進行,OSIRIS-REx 的返回艙將於 2023 年 9 月在猶他州著陸。

隼鳥2號和 OSIRIS-REx 的目標大致相似,並且這兩個任務團隊在過去幾年中廣泛合作以幫助實現這些目標。這兩個團隊的成員都表示,這種合作將擴充套件到著陸後共享樣本。

此外,將火星樣本運回地球的複雜長期行動的第一階段於今年 7 月隨著美國宇航局的火星 2020 毅力號漫遊車的發射而啟動,該漫遊車將於 2021 年 2 月在紅色星球上著陸。在這款尋找生命跡象的漫遊車的眾多工中,包括收集和快取數十個樣本,美國宇航局和歐洲航天局將共同努力將這些樣本帶回地球,最早可能在 2031 年實現。

日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 正在進行自己的火星樣本返回專案——一項名為火星衛星探測 (MMX) 的任務,該任務計劃於 2024 年發射。MMX 將抓取火星兩顆小衛星之一火衛一的樣本,並將它們帶回地球進行分析。

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邁克·沃爾自 2010 年以來一直為 Space.com 撰稿。他關於尋找外星生命的書籍《外星世界》於 2018 年 11 月 13 日出版。在成為科學作家之前,邁克爾曾擔任爬行動物學家和野生動物生物學家。他擁有澳大利亞悉尼大學進化生物學博士學位、亞利桑那大學學士學位和加利福尼亞大學聖克魯斯分校科學寫作研究生證書。

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