日本太空舱携带原始小行星样本在澳大利亚着陆

隼鸟2号探测器采集的来自小行星龙宫的物质将加深科学家对早期太阳系历史的了解

JAXA's Hayabusa-2

2020年12月6日,在日本南部库伯佩迪,可以看到日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 的隼鸟2号探测器在着陆并采集了距离地球约3亿公里的小行星物质后,将样本投放到地球。

人类有史以来第二次将小行星样本带回地球。

一个装有来自近地小行星龙宫原始碎片的的小型舱体于今天下午早些时候(12月5日)在偏远而崎岖的伍麦拉禁区内着陆,该区域位于南澳大利亚州首府阿德莱德西北约 310 英里(500 公里)处。

这些样本是由日本的隼鸟2号任务从数百万英里外的地球捕获的,该任务从 2018 年 6 月到 2019 年 11 月近距离研究了直径 3,000 英尺(900 米)的龙宫。


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隼鸟2号的前身是第一个将太空岩石样本带回地球的探测器,于 2010 年交付了石质小行星丝川的碎片。但是最初的隼鸟号(日语意为“游隼”)带回的物质不到 1 毫克。隼鸟2号的收获预计将超过 100 毫克(0.0035 盎司),并且其样本来自一种非常不同类型的小行星——一种富含水和含碳有机化合物的原始“C 型”太空岩石。

“形成地球、海洋和生命的物质存在于我们太阳系形成的原始云中。在早期太阳系中,这些物质相互接触,并能够在同一母体天体内发生化学相互作用,”日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 官员在隼鸟2号概述中写道。

“这些相互作用甚至在原始天体(C 型小行星)中仍然保留,因此,从这些天体返回样本进行分析将阐明太阳系的起源和演化以及生命的基石,”他们补充道。

在地球上拥有样本是关键;世界各地设备精良的实验室中的科学家可以比隼鸟2号或任何其他深空探测器本身更详细地研究宇宙岩石。返回物质的纯度也是一个主要的卖点。研究人员已经可以获得许多陨石,但这些小行星的“免费样本”在穿过地球大气层和在地球表面停留期间已经发生了显着变化。

漫长的旅程

1,340 磅(690 公斤)重的隼鸟2号探测器于 2014 年 12 月发射,并于 2018 年 6 月 27 日与崎岖的龙宫会合,从而开启了史诗般的探索活动。

隼鸟2号详细观测了龙宫,还在小行星表面部署了多个微型探测器——几个微型跳跃式漫游车和一个微波炉大小的着陆器 MASCOT(移动小行星表面侦察员),该着陆器由德国航空航天中心与法国航天局 CNES 合作提供。

隼鸟2号主探测器自身两次前往龙宫表面,都是为了捕获样本。在 2019 年 2 月的第一次操作中,隼鸟2号舀起了一些表面物质。同年 4 月,该探测器向龙宫发射了一个 5.5 磅(2.5 公斤)的铜制射弹,在小行星表面炸出了一个 33 英尺宽(10 米)的陨石坑。然后,在当年 7 月,该探测器俯冲下来,收集了一些最近挖掘出的尘土和岩石。

隼鸟2号将这两个样本分开保存,因此科学家将能够比较来自两种截然不同的环境的物质——龙宫的表面(受到太空辐射的风化)和小行星更受保护的深处。

在确保这些样本安全后,隼鸟2号于 2019 年 11 月离开龙宫并踏上归途。今年 11 月 26 日,当隼鸟2号距离地球约 220 万英里(360 万公里)时,该探测器启动了发动机进行关键的轨迹修正燃烧。此次机动使隼鸟2号驶向伍麦拉上空 6 英里宽(10 公里)的天空区域——其精确度相当于从 0.6 英里(1 公里)外瞄准一只瓢虫,日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 官员在燃烧后更新中写道。

日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 官员表示,隼鸟2号于周五晚上(12 月 4 日)在距离地球约 137,000 英里(220,000 公里)处释放了 16 英寸宽(40 厘米)的返回舱。然后,主探测器进行了另一次发动机燃烧,以远离地球,因为它的工作尚未完成:日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 最近批准了隼鸟2号的扩展任务,该任务将于 2026 年飞越小行星 (98943) 2001 CC21,并于 2031 年与另一颗太空岩石 1998 KY26 交会。

但是,没有自身推进系统的返回舱继续冲向地球。它于美国东部标准时间今天中午 12:28 (格林威治标准时间 1728) 以预计约 26,840 英里/小时(43,190 公里/小时)的速度撞击大气层。几分钟后,当这个小型飞行器离地面约 6 英里(10 公里)时,它打开了降落伞,并于美国东部标准时间中午 12:47 左右(格林威治标准时间 1747;日本标准时间凌晨 2:47 和澳大利亚当地时间 12 月 6 日凌晨 4:17)着陆,日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 官员表示。

回收队乘坐直升机出发寻找返回舱,最终于美国东部标准时间下午 2:47 (格林威治标准时间 1947) 发现了它

在固定和检查飞行器后,隼鸟2号团队成员将把它运送到日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 位于日本的地球外样本管理中心。该设施于 2008 年竣工,专门用于存放和研究太空任务带回的宇宙物质。

然后,部分龙宫物质将运往世界各地的实验室,科学家将在那里研究它,以寻找有关太阳系早期和地球生命起源的线索。

样本返回任务的黄金时代

其他几个航天器将很快效仿隼鸟2号的做法,将它们自己的天外碎片带回地球。

例如,中国的嫦娥五号月球着陆器本周从月球表面采集了原始物质。该样本计划于 12 月 16 日或 12 月 17 日在内蒙古着陆。今年 10 月,美国宇航局的 OSIRIS-REx 探测器捕获了另一个富含碳的近地小行星贝努的大量样本,贝努直径 1,640 英尺(500 米)。如果一切按计划进行,OSIRIS-REx 的返回舱将于 2023 年 9 月在犹他州着陆。

隼鸟2号和 OSIRIS-REx 的目标大致相似,并且这两个任务团队在过去几年中广泛合作以帮助实现这些目标。这两个团队的成员都表示,这种合作将扩展到着陆后共享样本。

此外,将火星样本运回地球的复杂长期行动的第一阶段于今年 7 月随着美国宇航局的火星 2020 毅力号漫游车的发射而启动,该漫游车将于 2021 年 2 月在红色星球上着陆。在这款寻找生命迹象的漫游车的众多任务中,包括收集和缓存数十个样本,美国宇航局和欧洲航天局将共同努力将这些样本带回地球,最早可能在 2031 年实现。

日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 正在进行自己的火星样本返回项目——一项名为火星卫星探测 (MMX) 的任务,该任务计划于 2024 年发射。MMX 将抓取火星两颗小卫星之一火卫一的样本,并将它们带回地球进行分析。

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迈克·沃尔自 2010 年以来一直为 Space.com 撰稿。他关于寻找外星生命的书籍《外星世界》于 2018 年 11 月 13 日出版。在成为科学作家之前,迈克尔曾担任爬行动物学家和野生动物生物学家。他拥有澳大利亚悉尼大学进化生物学博士学位、亚利桑那大学学士学位和加利福尼亚大学圣克鲁斯分校科学写作研究生证书。

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