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飛行3億多公里,花費40億美元以上,為何執(zhí)著于采集外星樣本?

隼鳥2號是日本的宇宙探測器,于2014年發(fā)射升空,歷經(jīng)多年的飛行和探索,終于于2018年到達了距離地球約3.4億公里的龍宮小行星。它的目標(biāo)和眾多探測器一樣,都是收集寶貴的外星樣本并帶回地球,以揭示有關(guān)太陽系形成和地球起源的奧秘。

隼鳥與龍宮

龍宮小行星是一顆距離地球約3.4億公里的小天體,它的形狀類似于一個不規(guī)則的隕石,直徑只有900米,這個名字來自于神話中的龍宮,寓意著神秘而令人向往的地方。對他的研究很受重視,因為龍宮被認為是太陽系形成時期的遺存之一,可以提供有關(guān)太陽系起源和行星演化的重要線索。

隼鳥二號的觀測表明,龍宮不是一顆年長的行星,它的表面是多孔的,不含或僅含有很少的灰塵。這一類小行星有一個特點,那就是它們大多都很脆弱,如果它們意外撞擊地球的話,它們絕對無法在進入地球大氣層時幸存下來。

隼鳥2號則是一艘專為探索小行星而設(shè)計的宇航員探測器,它小巧精致,但是搭載了先進的科學(xué)儀器和采樣設(shè)備,旨在收集龍宮這樣的小行星表面的樣本,并將它們帶回地球供科學(xué)家研究。

這類任務(wù)不僅要求探測器在太空中準確地接觸和采集樣本,還要在克服重力微弱、表面充滿不規(guī)則物質(zhì)的挑戰(zhàn)中確保任務(wù)的成功。因此隼鳥2號與龍宮小行星之間的接觸不僅需要科學(xué)家們精確的計算和控制,還需要設(shè)備的完美配合。

隼鳥2號上的設(shè)備

隼鳥雖小,但五臟俱全。隼鳥2號搭載了各種精密儀器,包括光譜儀、熱紅外成像儀和礦物分析儀等,這些設(shè)備能夠提供寶貴的地質(zhì)、化學(xué)和熱性質(zhì)數(shù)據(jù)。其中隼鳥2號攜帶的一臺名為礦物分析儀的設(shè)備,其實也是一個小型的著陸器。

礦物分析儀能夠在探測器著陸的時候就開始在小行星表面進行移動和采集樣本。與此同時,它還配備了相機、光譜儀和溫度探測器等工具,可對小行星表面的礦物組成進行初步的分析,后續(xù)再交給地球上的科學(xué)家進行進一步的分析。

采集樣本也是一個技術(shù)活,為了采集小行星樣本,隼鳥2號裝備了采樣裝置。這個裝置包括了一只被稱為采樣喇叭的機械臂,用于接觸小行星表面并發(fā)射一顆特殊的彈丸,以此將樣本噴射進采樣容器中。這是隼鳥2號最重要的設(shè)備之一,因為它能夠?qū)ⅹ氁粺o二的小行星樣本帶回地球。

另外就是相機,名為光學(xué)導(dǎo)航相機,這個相機用于拍攝小行星表面的高分辨率圖像,并輔助導(dǎo)航和定位隼鳥2號。通過觀察小行星的地貌特征和表面結(jié)構(gòu),科學(xué)家可以更好地了解它的演化歷史和形成過程。

為什么要執(zhí)著于提取小行星樣本?

日本的隼鳥2號抵達小行星龍宮,接著將樣本帶回了地球,美國宇航局和我國則正計劃在20年代末或30年代初進行火星樣本采集任務(wù),另外還有日本的MMX任務(wù),計劃從火星衛(wèi)星火衛(wèi)一帶回樣本。

但為什么要這么麻煩呢?樣本采集是非常昂貴的一種探索宇宙的方式,據(jù)估計,僅將火星探測器收集的樣本從火星表面送入地球軌道,NASA 就需要花費40億美元,這還不包括將它們送回地球的航天器。而隼鳥2號的項目花費只會更高。

首先,一些太空中的物體如果不是近距離觀測和接觸的話,那么就很難確定它的起源和年齡,然而這又是宇宙研究中的重要一環(huán),因為我們試圖拼湊出生命出現(xiàn)的條件和時間。其次,也許探測器可以拍照,或者錄下視頻,然而即使再清晰的影像,也無法讓人類細致地了解它。

而且,即使一艘探測器發(fā)現(xiàn)了某種人類世界中非常常見熟悉的東西,比如小石頭,或者某個具有與地球上生命相同特征的東西,我們也仍然需要在多個實驗室使用多個科學(xué)儀器來重現(xiàn)這些結(jié)果,僅靠外表是無法確定的。

最后就是一些地方人類有可能只能去一次,或者去一次成本太高,那么帶回來樣本就是相對成本低的做法。比如美國在阿波羅計劃期間從月球帶回來的樣本,這些樣本一部分被研究,一部分被密封,可以供地球上的科學(xué)家們研究很多年。

當(dāng)然,也有比較先進的探測機器人可以在外星球上現(xiàn)場進行一系列觀測,比如美國的好奇號漫游車就是一個能滾動的科學(xué)實驗室,不幸的是,這些小型儀器不太敏感,它們僅適用于回答某些問題,而不是全部問題。另外,這些敏感的儀器也很難承受火箭發(fā)射過程中的晃動。

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