隼鸟2号:为什么要参观太空岩石?

本周，日本宇宙飞船隼鸟二号(hayabus2)将降落到小行星龙宫(Ryugu)表面，收集样本并于2020年底返回地球。日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的科学家们已经投入了十年的工作，估计耗资164亿日元(1.15亿英镑)，希望通过研究“龙宫”为我们提供地球生命起源的线索。但他们要怎么做呢?一块小小的、不寻常的岩石在太空中漂浮，真的能为我们了解地球上的生命历史提供有意义的见解吗?这也是JAXA第二次尝试小行星样本返回任务。它的前身被困难和失败所困扰。

隼鸟2号任务

顾名思义，Hayabusa2不是第一个隼鸟号宇宙飞船。它的前身,隼鸟号-这意味着游隼-它于2003年5月发射升空，执行前往小行星Itokawa的任务。他的雄心壮志是成为有史以来第一个在小行星上着陆并收集样本并返回地球的航天器。然而，着陆过程很尴尬，样本收集机制出现故障，燃料泄漏，并将其唯一的漫游者发射到空旷的太空中。然而，尽管存在这些问题，它还是设法在2010年6月将样本带回了地球。

渴望继续发展深空探索，JAXA开了绿灯Hayabusa2来弥补上次任务的失败。它于2014年12月3日发射，此后一直在与小行星龙宫会合。它大约有冰箱那么大，和一架三角钢琴一样重，Hayabusa2到处都是科学监控设备:专门的摄像机、光谱仪、四个小型探测车和一个独特的采样器喇叭，所有这些都是为了研究看似无害的“龙宫”。

艺术家对隼鸟2号飞越小行星的印象。

除了我们所熟知和喜爱的八颗行星之外，我们的太阳系中还有许多较小的天体也围绕着太阳运行:像冥王星和谷神星这样的矮行星，充满小行星的独特小行星带，以及许多其他较小的彗星(小行星的冰表兄弟)和小行星，其中一些的轨道非常接近地球。龙宫属于最后一类，近地小行星，这也是为什么它是一个如此吸引人研究的小行星的原因之一。它是一颗小的钻石形小行星，直径约900米(仅比世界上最高的建筑哈利法塔高)。龙宫和地球的轨道相距不到95,400公里，虽然听起来很远，但这还不到地球到月球距离的四分之一!

隼鸟2号ONC-W1相机拍摄的龙宫照片。

尽管距离很近，Hayabusa2在整个旅程中，它将沿着绕太阳缓慢增加的轨道飞行，飞行超过52亿公里，直到它的飞行路径与龙宫的飞行路径对齐。它于2018年6月抵达龙宫，并从那时起一直与小行星一起旅行，用它的全套仪器对它进行研究。

9月Hayabusa2将一个月球车和一个着陆器——MINERVA-II，由Aizu大学的一个团队开发，以及MASCOT，由德国航空航天中心(DLR)和法国国家空间研究中心(CNES)开发——从大约50米高的地方降落到月球表面。从那以后，他们一直在小行星周围跳跃——在如此低的重力下最简单的运输方式——从表面拍摄照片和测量。

漫游车MINERVA-II-1在龙宫表面拍摄的照片。

这周发生了什么?

而Hayabusa2自2018年6月以来一直与龙宫一起飞行，本周是这次任务的主要事件，也是être的原因。Hayabusa2是专门为收集小行星样本并带回地球而设计的隼鸟号。一切按计划进行，2月22日Hayabusa2将降落到龙宫表面，并开始从表面收集样本。

就像太空探索中的许多事情一样，样本收集的方法比你想象的要非常规得多;计划是用子弹射击小行星，看看会出什么。嗯，算是吧。Hayabusa2将很快开始下降到表面，直到前面提到的采样器角接触到小行星的表面。此时，它将向“龙宫”发射一颗钽弹，收集由此产生的表面材料喷雾，装入“角”内的容器中。这些容器被密封得严严实实，直到它们被送回地球上急切等待的科学家们手中。

在隼鸟2号着陆前的彩排中，从采样器角拍摄的一段视频。

Hayabusa2但我不会就此打住;JAXA的科学家们想要深入挖掘。在最初的样本收集之后，它将再次上升到在龙宫上空盘旋的位置，在那里它将休息一两个星期，然后向小行星发射一个撞击器。撞击器是一个2.5公斤的纯铜锥，由5公斤重的塑料炸药向前推进，在两者之间的一个点引爆Hayabusa2和Ryugu;目的是创造一个陨石坑，暴露出龙宫的内部结构，而不会被地球上的物质污染。一旦陨石坑形成，Hayabusa2将回到下一个样本收集，以同样的方式，在以前，但这一次采样内部岩石而不是表面岩石。

收集了所有样本后Hayabusa2将继续监测龙宫几个月，然后于2019年12月返回地球，并于2020年底返回。

但这一切的意义是什么?

除了离地球很近，琉球还有一个吸引人的原因;它是一颗c型小行星，这意味着它富含水和碳基化合物。据我们所知，这些是生命的必要成分，事实上，据认为，地球上多达80%的水是在地球形成初期由c型小行星带到地球上的。英国开放大学行星地球科学教授大卫·罗瑟里(David Rothery)强调了对这样一颗小行星进行采样的重要性;“龙宫被认为具有碳质球粒陨石的代表成分。这是太阳系中最原始的固体物质，所以直接从太空带回没有被地球大气污染的小样本是很重要的。”研究龙宫，将帮助我们了解帮助塑造我们星球的小行星，甚至可以为地球上生命的起源提供线索。复杂的有机分子只出现在地球上吗?或者它们是在小行星上，或者在早期太阳系的巨大分子尘埃云中形成的?

一艘宇宙飞船曾经从一颗小行星上带回过样本隼鸟号从Itokawa回来，但Itokawa主要由铁和硅组成;这将是首次向碳基小行星返回样本。科学家们将能够观察到矿物质、有机物和水之间的相互作用，他们预计这些相互作用将密切模仿地球发展过程中存在的那些相互作用。通过比较从龙宫表面和地下采集的样本，他们希望能深入了解小行星的形成和演化。如果一切按计划进行，那Hayabusa2这项任务可以让JAXA的科学家获得对生命早期发展和太阳系的重要见解。

除了对深层进化历史的启示之外，从这次任务中我们还可以学到很多东西。小行星探索本身有许多潜在的应用，有些比其他的更遥远;有一天，小行星可能会成为行星间的中转站，或者被证明是有价值的采矿地点(龙宫目前的采矿价值估计为823亿美元)。这也是第一次使用这种撞击方法，除了将其发展为一种挖掘方法外，研究撞击事件将为科学家提供有关小行星碰撞和撞击的物理知识。罗瑟里教授指出了研究琉球的另一个重要意义;“几乎可以肯定，琉球是由碎石堆组成的，而不是一个单一的固体，了解更多关于它们的机械强度的信息，将为未来试图避开任何可能与地球相撞的物体提供信息。”

每次人类进入太空，我们都会在这方面做得更好一点，也会学到更多一点。2016年9月，美国宇航局发射了探测器OSIRIS-REx它于2018年12月抵达c型小行星本努，目标是在2023年带着样本返回。就像Hayabusa2建立在知识的基础上隼鸟号的任务,OSIRIS-REx特派团从Hayabusa2。同样，通过研究这些小行星而获得的见解在汇集在一起时更有意义。将来自龙宫的结果与来自伊特川的结果、2023年来自本努的结果以及未来来自其他小型行星体的结果结合起来，将更全面地了解太阳系是如何诞生的，以及它是如何变成现在这样的。