[科普中国]-日本隼鸟小行星探测器

简介

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，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，穿越了近六十亿公里的路程。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”。

其他航天器，特别是由NASA发送的Galileo和NEAR Shoemaker曾经访问过小行星，但是Hayabusa飞行任务是第一次将小行星样本返回地球进行分析的尝试。1

此外，Hayabusa是第一个旨在故意降落在小行星上，然后再次起飞的飞船（NEAR Shoemaker在2000年对433 Eros的表面进行了控制下降，但它并不是作为着陆器设计的，并且最终在其后被停用到达）。技术上，Hayabusa不是为了“土地”; 它只是用其样品捕获装置接触表面，然后离开。然而，它是从一开始就设计的第一个工艺与小行星的表面进行物理接触。2

尽管它的设计师打算暂时接触，Hayabusa登陆并坐在小行星表面约30分钟。

历程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。3

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。

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[3]。

7月6日尝试从样本容器中取出微小样本[4]。

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[5]。

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。

样品的科学研究

在从保护塑料袋中取出胶囊之前，使用X射线CT检查胶囊以确定其状况。然后从再进入胶囊中取出样品罐。使用纯氮气和二氧化碳清洁罐的表面; 然后将其放置在罐开启装置中。当清洁室中的环境氮气的压力变化时，通过罐的轻微变形来确定罐的内部压力。然后调节氮气压力以匹配内部罐压力，以防止罐打开时任何气体从样品中逸出。

小行星颗粒的确认2010年11月16日，JAXA确认，在Hayabusa样品回收胶囊内的两个隔室之一中发现的大多数颗粒来自Itokawa。识别用扫描型电子显微镜分析约1500粒如岩石颗粒，根据本JAXA新闻稿。在进一步研究分析结果和矿物成分的比较后，他们中的大多数被判断为外星来源，并且肯定来自小行星鸢尾。

根据日本科学家，Hayabusa的样品的组成更像陨星比已知的岩石来自地球。它们的尺寸大多小于10微米。该材料匹配来自Hayabusa的遥感仪器的Itokawa的化学图。研究人员发现了Hayabusa样品中橄榄石和辉石的浓度。

样品的进一步研究必须等到2011年，因为研究人员仍在开发特殊的处理程序，以避免在下一阶段的研究中污染颗粒。

2013年，JAXA宣布回收了1500颗外星颗粒，包括橄榄石，辉石，斜长石和硫化铁矿物。颗粒的尺寸为约10微米。 JAXA通过分割颗粒，并在检查其晶体结构进行样品的详细分析。

结果2011年8月26日，“ 科学”杂志发表了六篇文章，基于Hayabusa收集的灰尘。科学家对来自Itokawa的尘埃的分析表明，它可能最初是一个更大的小行星的一部分。从小行星表面收集的灰尘据信已在那里暴露了大约八百万年。

来自Itokawa的粉尘被发现是“与构成陨石的材料相同”。 Itokawa是一种S型小行星，其组成与LL 型陨石的组成相同。

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。4

后继探测器隼鸟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。

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。

2.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4。

隼鸟MKII与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。