隼鸟2号介绍:
隼鸟2号是由日本宇宙航空开发机构研制的小行星探测器。它于2014年12月3日在日本种子岛宇宙中心,由日本三菱重工设计制造的H2A型运载火箭发射升空,开始了奔赴龙宫小行星的旅程。2018年6月底,抵达小行星“龙宫”。隼鸟2号探测器此次在太空中的总旅程约52.4亿公里,其目的是前往小行星“Ryugu”(龙宫)收集相关样本,而这些样本物质将提供有关它们在太阳系周围如何分布、为什么会在小行星上出现、与地球有何关系的数据。
隼鸟2号的重量为609公斤,具有遥感、巡视和取样探测能力。隼鸟2号上安装了四台遥感成像仪器。光学导航相机(ONC)在隼鸟2号飞行和着陆的过程中承担探测器“眼睛”的任务,用所拍摄的图像为飞船导航。而近红外光谱仪、热红外成像仪等科学仪器,则可以利用肉眼无法识别的红外信号,对龙宫小行星表面的物质成分和温度进行探测。此外,还有一台光学雷达,可以向小行星表面发射激光,通过测量激光反射回探测器所需的时间获取小行星的地形地貌数据。
动力方面,隼鸟2号采用的是电离子推进动力。离子发动机,为空间电推进技术中的一种,其特点是推力小、比冲高,广泛应用于空间推进,如航天器姿态控制、位置保持、轨道机动和星际飞行等。 其原理是先将气态工质电离,并在强电场作用下将离子加速喷出,通过反作用力推动卫星进行姿态调整或者轨道转移任务。离子推力器具有比冲高、效率高、推力小的特点。与传统的化学推进方式相比,离子推力器需要的工质质量小,是已经实用化的推进技术中最为适合长距离航行的。该航天器共有四个太阳能推进器(其中一个是备用)。这些引擎使用微波来转换离子,通过太阳能电池板施加电压来加速离子,并从引擎后面喷射出来提供动力。
“龙宫”小行星:
“龙宫”编号为162173号,直径约900米,绕太阳运转,距离地球3亿公里外。1999年5月被美国天文学家发现。它被认为是太阳系中最古老的天体之一,为早期太阳系的遗留物。研究认为,“龙宫”上可能含有水和有机物质的痕迹,与约46亿年前地球诞生时的状态相近,科学家希望从中发现太阳系形成时的最初状况,揭示地球的起源和演化进程。龙宫小行星的重力场相比月球和火星实在是太微弱了。
如何采样:
隼鸟2号缓缓接近小行星表面,着陆后又快速上升。与此同时,大量的碎石从小行星表面扬起,这实际上是隼鸟2号的“杰作”:它将一颗弹丸以300米/秒的速度发射到了小行星表面,并借机将扬起的碎石样品收进自己的囊中,已备未来带回地球。隼鸟2号首先会在此上升到距离小行星500米左右的距离,并相继释放撞击器SCI和监视相机DCAM。在引爆4.5公斤高爆炸药后,SCI将在龙宫小行星表面制造一个人工撞击坑,炸出小行星的深层物质。SCI的爆炸过程由DCAM监视,而隼鸟2号在爆炸发生的过程中将会隐蔽在小行星的另一侧,以免被爆炸产生的碎片击中。在爆炸发生两个星期后,隼鸟2号才会在爆炸点附近着陆,进行样品采集。这项工作完成后,它将启程返回地球。
小行星的意义:
小行星,是我们追溯太阳系历史的“时光胶囊”。它们大多是太阳系行星形成时期的留下的碎片,很可能还保留着原始太阳系的成分和信息。但是,小行星的个头太小了,自身又不发光,肉眼几乎不可能看见(除了灶神星),即使在天文望远镜里,也顶多不过是一个小亮点。想要了解小行星的秘密,人们就需要派出使者——探测器,去一看究竟了。
目前科学家认为,小行星和太阳系的其他天体实在同一时期形成的。在46亿年前的太阳系形成早期,固体物质不断从太阳系中凝聚出来,形成行星子。有些行星子被大行星捕获,成为大行星的一部分,有些则不断增长形成小行星。因此,小行星的探测可以使我们更清楚的了解太阳系起源的奥秘。此外,有理论认为地球上构成生命的化学物质是由小行星产生的陨石和彗星、宇宙尘埃带入地球的,探测小行星还有助于进一步搞清地球生命起源的问题。
总结:
日本的隼鸟找到距离地球3亿公里外仅仅900米的高速运行的小行星,简直如同大海捞针。需要根据小行星位置和自身的位置来不断改变自己的运行轨道,预判着陆地点,这就要求隼鸟二号对定位精度的要求极高,这同时也是它用了四年才登上小行星的原因。除此之外,它还要通过金素胶囊轰击表明来收集小行星上的样本,并且带回地球。这些都有极其严密的技术要求。四年以来,卫星一直受控。通讯正常,这充分展现日本深空探测能力,实现人类首次小行星采样,日本航天实力不容小觑!
作者: abner_ma, 来源:面包板社区
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火引冰薪 2021-1-12 17:09
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