“隼鳥”號的最后使命

尹懷勤

“隼鳥”號是日本研制并于2003年5月9日發(fā)射的小行星取樣航天器，其探測目標是“絲川”小行星。2005年9月初“隼鳥”號與目標天體交會，最終成為“絲川”小行星的人造衛(wèi)星。近日有報道說，日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)擬計劃利用即將返回地球的“隼鳥”號小行星探測器，對正在研發(fā)的小行星撞擊地球預測系統(tǒng)的精確度進行測試。這再次引起了人們對“隼鳥”號航天器的關注。

失蹤的“智慧女神”

“絲川”小行星原定編號為1998SF36，為了紀念日本的“火箭之父”絲川英夫而將其命名為“絲川”小行星。其軌道與地球平均距離約3億千米。它的外形如馬鈴薯，長約540米，寬約300米，體積較小。

重量為495千克、太陽能電池板展后長約5米的“隼鳥”號探測器是采用離子火箭發(fā)動機飛向“絲川”小行星的。這種動力裝置的工作原理是，其工質(zhì)氙從貯箱經(jīng)過電離室被分解為正、負離子后，帶正電的離子流在引出電極的靜電場力作用下加速形成射束。離子射束與中和器發(fā)射的電子耦合形成中性的高速束流，噴射而出產(chǎn)生反作用推力。在“隼鳥”號環(huán)繞“絲川”小行星運轉(zhuǎn)期間，仍以離子火箭發(fā)動機提供動力。直到2005年u月10日開始，“隼鳥”號探測器的動力裝置已轉(zhuǎn)為使用化學火箭助推器，因為離子火箭發(fā)動機雖然可以精確控制方向，但費時較長。探測器上帶有足夠的助推器燃料，以保證“隼鳥”號能夠圓滿完成這次飛行任務。

在距離“絲川”小行星20千米高的軌道上運行期間，“隼鳥”號探測器就進行了環(huán)繞飛行的探測工作。它用自身攜帶的x射線和紅外線儀器觀測目標星體表面情況，收集其成分和地形數(shù)據(jù)。按照預定計劃，“隼鳥”號應于2005年11月12日在距離目標星60～70米的高度上投放“智慧女神”觀測器。形狀如同罐子、只有l(wèi)O厘米長的“智慧女神”，實際上是個小型探測機器人，任務是前往“絲川”小行星采集數(shù)據(jù)。遺憾的是，“智慧女神”未能成功在“絲川”上著陸，迷失于茫茫太空之中。

不過，“隼鳥”號自身曾于2005年11月20日和26日兩次短時間著陸“絲川”小行星，采集其表面的巖石樣本。不過，要確定它否采集到星面樣本，尚要等到其返回艙返回地球后才會有定論。

艱難的回歸旅程

“隼鳥”號于2007年4月脫離“絲川”的繞飛軌道，開始回歸地球的旅程。這時，“隼鳥”號已經(jīng)渾身是病。除3臺姿態(tài)控制儀已有2臺發(fā)生故障、剩下的1臺也岌岌可危外，化學火箭發(fā)動機因燃料泄漏亦不能使用；4臺離子火箭發(fā)動機，只有1臺能正常工作。它自發(fā)射升空到2009年2月初，已在太空飛行4.5億千米。地面控制人員力爭使其能在2010年6月回到地球。

如果一切順利，采樣獲得成功，這將是首次探測器攜帶小行星樣本返回地球，“隼鳥”號將成為自美國航天員1972年最后一次登月收集樣品以來，第一個在地外天體上登陸并帶回樣本的航天器。

雖然美國1996年2月17日發(fā)射的“蘇梅克”號航天器，曾于2000年2月14日開始對愛神小行星進行一年的繞飛探測并于2001年2月12日成功著陸目標星面，獲得了寶貴的探測成果，但是它終究沒有返回地球。“隼鳥”號這種以取樣為主要目的的往返飛行，與有去無回的航天器不同，其技術難度更大一些。

鑒于小行星含有46億年前太陽系誕生時的物質(zhì)，研究“隼鳥”號采集的小行星樣本，將有可能獲得揭開太陽系和行星形成之謎的信息和線索，從而幫助人類深化對宇宙奧秘的認識。如果將這種采樣技術推廣開去，還能促進人類掌握空間可以利用的礦藏資源。因為有少數(shù)小行星金屬含量較高，隨著航天技術的進步，將來能夠用其為人類服務。

最后階段的新使命

目前世界上很多國家都在從事對近地小行星的觀測活動，目的是對有可能撞擊地球的此類小天體，提前摸清并跟蹤其運行軌道，以便及時采取防范措施，拒來襲天體于安全范圍之外。觀測和監(jiān)視對地球具有威脅性的小行星動態(tài)，乃是首當其沖的第一步。其具體做法主要是采用天文望遠鏡、雷達和測控中心等組成的探測與預警系統(tǒng)來實施。

日本已由宇航研發(fā)機構(gòu)牽頭，研發(fā)出了一種小行星軌道探測系統(tǒng)，用來推算可能沖撞地球的小行星的軌道、沖撞時間、概率等數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)曾以去年10月墜落于非洲蘇丹的1顆直徑3米的小行星為對象進行試驗，測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小行星進入大氣層時間誤差0，5秒，墜落地點誤差為13千米。為了進一步檢測該系統(tǒng)的觀測精度，日本科學家又將目光投向了將百分之百撞向地球的“隼鳥”號探測器。

2010年6月，“隼鳥”號探測器將在投放出可能裝有“絲川”小行星土壤樣本的返回艙后，在再入地球大氣層時燒毀。而外表覆有耐熱保護材料和本身攜有減速裝置的返回艙，將降落在澳大利亞沙漠地區(qū)。屆時，日本的小行星軌道探測系統(tǒng)將全力開展觀測工作，不僅要提前捕獲目標，而且要跟蹤其再入大氣層和墜落運動的全過程，并將獲得的數(shù)據(jù)一一記錄在案。經(jīng)與“隼鳥”號飛行指揮控制中心測得的數(shù)據(jù)和落點實測數(shù)據(jù)比較后，即可知道該系統(tǒng)的測試精度，并有針對性地找出改進措施。日本研究人員稱，雖然“隼鳥”號已經(jīng)傷痕累累，但相信它一定能夠發(fā)揮出自己最后的價值，為人類監(jiān)測危險小行星做出貢獻。(文章代碼：1411)