[科普中国]-耗时20年打造两艘小行星探测器，生命起源奥秘有望揭开

四年前，日本新一艘小行星探测器Hayabusa2号发射升空，耗资1.5亿美元，任务目的旨在将小行星样本采集完成后送回地球。Hayabusa2号的目的地是一颗名为Ryugu的小行星，尺寸大约900米，轨道周期473天，距离地球不是非常遥远。在将近4年的深空飞行之后，Hayabusa2号于2018年6月底抵达Ryugu小行星，并且在9月成功释放了两个着陆器。12月13日，两个着陆器已经有了新的名字，HIBOU与OWL ，每个着陆器重量约1.08公斤，安装有7个摄像头，可拍摄大量Ryugu小行星表面情景。Hayabusa2号航天器在小行星表面上方130米处所拍摄的画面在HIBOU与OWL 小型跳跃着陆器释放后不久，Hayabusa2号在小行星表面又释放了一个德法联合研发的MASCOT探测器，其大小相当于一个鞋盒。别小看这个不大的探测器，其携带了四种科学仪器，包括相机、辐射计、光谱仪和磁力计，重量大约为10公斤，在缓慢下降过程中拍摄了大约20张Ryugu小行星表面的照片，这些数据存储在Hayabusa2号上。进入2019年之后，Hayabusa2号将开始执行3次样本采集操作，在2019年12月之前完成所有采用指令，最终与2020年将样本带回地球。OWL探测器所拍摄的小行星表面画面.jpg小行星探测器Hayabusa2号的优势之所以有Hayabusa2号，那么就有Hayabusa1号，后者发射于2003年，其任务规划也是前往小行星，然后完成采样后返回地球。在Hayabusa1号的基础上，日本JAXA开发了Hayabusa2号探测器，升级了离子发动机、姿控系统、样本采集装置等。两个探测器均携带了迷你着陆器，但是从目前看，Hayabusa2号释放的HIBOU与OWL 两个小型跳跃着陆器还算成功，Hayabusa1号携带的MINERVA迷你着陆器则没有成功完成任务。鉴于小行星表面引力较弱，采用表面跳跃式前进的效果较好，两艘Hayabusa探测器携带的着陆装置均使用了这个方法，这也是以后小行星表面探索的一种成熟方法。在汲取MINERVA迷你着陆器失败的教训之后，日本JAXA在Hayabusa2号上还安装了一个着陆器，即ROVER-2，其预计在2019年7月着陆小行星表面，目前已经着陆的HIBOU与OWL探测器表现良好，而ROVER-2还有4种跳跃模式，可对小行星表面的尘埃颗粒进行探测。日本JAXA一共开发了3个着陆器，加上德法的MASCOT着陆器，基本上可对Ryugu小行星表面展开比较全面的探测，这是之前小行星探测器所无法实现的，也是Hayabusa2号的优势。目前已经着陆的HIBOU与OWL探测器Hayabusa2号到目前为止仍然可以说是比较成功的，与Hayabusa1号多舛的命运形成了鲜明的对比。Hayabusa1号在飞完目标小行星途中就遭遇了太阳耀斑，对离子发动机构成了损害。同时反作用轮故障也导致Hayabusa1号差点无法完成任务。Hayabusa1号在下降高度采集样本的时候，莫名其妙进入了安全模式，探测器在接近失控状态下位移了上百公里。后来事故调查表明，Hayabusa1号的姿控系统存在问题，这些情况都在Hayabusa2号上得到了改进。从返回地球的操作上看，Hayabusa1号表现出不俗的技术底蕴，也暗示日本不经意间展露出弹道导弹弹头再入的相关成熟技术。接下来，Hayabusa2号仍然需要面对较大的考验，其样本采集装置也是从Hayabusa1号上改进过来的，届时Hayabusa2号将分两步采集样本，第一步先采集表面样本，然后继续下降高度，利用一个冲击器轰击小行星表面，撞出一个直径大约2米的坑，暴露出小行星表面下方的物质，然后完成样本采集。整个过程预计在2019年12月之前结束，并返回地球。浅蓝色的区域为德法着陆器的降落地点小行星探索再掀高潮日本JAXA在将近20年的时间里完成了两艘Hayabusa系列探测器研发和任务部署，加上美国宇航局耗资8亿美元的OSIRIS-Rex探测器将对Bennu小行星进行考察，也计划在2023年把小行星样本带回地球，并且对Bennu小行星进行全面测绘、成像、获得小行星的光谱数据等。Hayabusa2号和OSIRIS-Rex探测器的目标都是阿波罗型小行星，这是一群轨道半径大约地球轨道半径的小天体集群，有些阿波罗小行星非常靠近地球，因此也被科学家认为是危险级近地天体。目前已知的阿波罗小行星数量有数千颗之多，撞击尤卡坦半岛的小行星以及在2013年袭击车里雅宾斯克的陨石都被认为可能是阿波罗型小行星造成的。这也是美国、日本将小行星调查、采样任务锁定在这类小行星上的一个重要原因。在2018年12月中旬，美国宇航局科学小组宣布在Bennu小行星上发现了含水矿物质，也暗示这颗小行星可能拥有富含碳的有机物质，有待下一步观测证据。如果我们在Bennu小行星发现羟基分子，这或许是一个很有希望的开始。需要指出的是，美国宇航局科学家认为Bennu小行星目前的状态与40亿年前基本相同，这可能是地球生命起源的一个重要突破口。为什么要探索小行星？探索和研究小行星是为了延续地球文明的发展，我们知道在6500万年前一颗10公里直径的小行星撞击地球，导致了恐龙的灭绝。2018年12月23日，美国宇航局公布的消息指出，一颗跨度至少1.6公里的小行星2003 SD220从距离地球290万公里的距离上掠过，这也是该小行星400多年来最接近地球的一次飞掠。这个事件透露出一个潜在信息：近地小行星轨道的近地点并非每次都一样，尤其是受到撞击、引力摄动之后可能导致其偏离轨道，进而发生膨胀事件。虽然小行星2003 SD220在290万公里的距离上掠过地球是非常安全的，但我们无法确保每一次我们都这么幸运。在接下来十多年的时间内，我们将从探索小行星历程中获得更多关于生命起源的信息。作者| 林文杰 川陀智库高级研究员审稿| 邵相军 紫金山天文台博士文章由腾讯科学“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自“科普中国”