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日本隼鸟小行星探测器

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隼鸟号(日文:はやぶさ,开发名称为第20号科学卫星MUSES-C)是日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的小行星探测计划。这项计划的主要目的是将隼鸟号探测器送往小行星25143(又名“糸川”;Itokawa),采集小行星样本并将采集到的样本送回地球。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

12月9日通讯中断。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

隼鸟2号小行星探测器在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 。

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。