2020年12月6日,日本的“隼鳥2”小行星探測(cè)器成功將搭載從小行星“龍宮”采集的樣品返回地球,并安全交付著陸艙。此后,探測(cè)器本體重新飛向深空,進(jìn)入名為“隼鳥2擴(kuò)展任務(wù)(Hayabusa2#)”的新階段。在這一擴(kuò)展任務(wù)中,“隼鳥2”下一步的主要目標(biāo),是在2026年飛越小行星“鳥船”(Torifune),并在2031年與小行星1998 KY26實(shí)現(xiàn)會(huì)合。
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距離“鳥船”飛越僅剩約半年時(shí)間。根據(jù)目前的軌道控制與運(yùn)行狀態(tài),“隼鳥2”預(yù)計(jì)將在2026年7月5日抵達(dá)與“鳥船”最近接近點(diǎn),以相對(duì)約每秒5公里的速度飛掠這顆小行星。隨著探測(cè)器逐步接近“鳥船”,“隼鳥2”將利用機(jī)載科學(xué)載荷開展密集觀測(cè)任務(wù)。
目前,具體的飛越時(shí)間尚未最終確定。時(shí)間安排不僅要視后續(xù)的飛行與運(yùn)行狀態(tài)而定,也需要綜合考慮科學(xué)觀測(cè)的最佳條件。由于飛越探測(cè)往往在極短時(shí)間內(nèi)完成,科研團(tuán)隊(duì)正在評(píng)估在這一瞬間應(yīng)重點(diǎn)觀測(cè)“鳥船”的哪一側(cè),以盡可能獲取高價(jià)值的數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)有推算,“鳥船”的自轉(zhuǎn)周期約為五小時(shí),只需在飛越時(shí)間上做細(xì)微調(diào)整,探測(cè)器便可獲得小行星不同半球的視角。
在制定飛越方案時(shí),地面測(cè)控站的選擇同樣是關(guān)鍵因素之一。“隼鳥2”的日常通信主要通過日本國(guó)內(nèi)的地面站完成,例如臼田深空中心和美笹深空站。而在飛越等關(guān)鍵操作期間,項(xiàng)目組還會(huì)利用美國(guó)及其他國(guó)家的深空站資源,包括位于美國(guó)、澳大利亞和西班牙的地面設(shè)施。此次飛越前后,以及飛越過程中具體采用哪一座或哪幾座地面站,將直接影響精確的時(shí)間安排,相關(guān)細(xì)節(jié)將在日期臨近時(shí)對(duì)外公布。
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飛越任務(wù)的設(shè)計(jì)還必須精細(xì)權(quán)衡探測(cè)器與目標(biāo)小行星之間的最近接近距離。作為一顆為“會(huì)合任務(wù)”而設(shè)計(jì)的探測(cè)器,“隼鳥2”更適合在小行星附近進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間近距離停留與精細(xì)觀測(cè)。與通常為飛越任務(wù)設(shè)計(jì)、配備可在較遠(yuǎn)距離仍獲取高分辨率數(shù)據(jù)的望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備的探測(cè)器不同,“隼鳥2”并未搭載此類專門的“遠(yuǎn)距成像”儀器。因此,若要獲得高質(zhì)量科學(xué)數(shù)據(jù),就必須盡可能拉近與“鳥船”的距離,同時(shí)又要避免過近導(dǎo)致碰撞風(fēng)險(xiǎn)。
科研團(tuán)隊(duì)目前正在論證,能否在確保安全的前提下,使“隼鳥2”距離“鳥船”表面最近接近約為1公里。既有估算顯示,“鳥船”的平均直徑約為450米,且其形狀可能呈現(xiàn)一定的細(xì)長(zhǎng)或拉伸特征。由于這顆小行星的具體尺寸與三維形態(tài)仍不完全清楚,任務(wù)方必須對(duì)飛越距離進(jìn)行非常謹(jǐn)慎的評(píng)估和優(yōu)化。
在飛越過程中,“隼鳥2”需將如機(jī)載攝像機(jī)在內(nèi)的觀測(cè)設(shè)備指向“鳥船”。由于攝像機(jī)是固定安裝在探測(cè)器平臺(tái)上的,指向調(diào)整將通過改變探測(cè)器本體的姿態(tài)來實(shí)現(xiàn)。然而,“隼鳥2”無法在極短時(shí)間內(nèi)完成大幅姿態(tài)機(jī)動(dòng)。如果最近接近距離足夠小,那么即便在接近過程中不進(jìn)行大幅姿態(tài)調(diào)整,小行星也能一直保持在攝像機(jī)視場(chǎng)中。當(dāng)然,在剛剛經(jīng)過最近點(diǎn)的前后階段,為繼續(xù)將小行星保持在視場(chǎng)內(nèi),探測(cè)器仍需進(jìn)行較大的姿態(tài)轉(zhuǎn)向。但在本次任務(wù)設(shè)定中,這一“掠過最近點(diǎn)之后的擺動(dòng)階段”并不屬于觀測(cè)窗口,相關(guān)科學(xué)觀測(cè)將主要在最近接近前完成。
“鳥船”飛越任務(wù)本質(zhì)上是在使用一顆原本為會(huì)合式探測(cè)設(shè)計(jì)的探測(cè)器,嘗試開展高速度飛越觀測(cè),這對(duì)軌道引導(dǎo)及導(dǎo)航精度提出了更高要求。尤其是在計(jì)劃使探測(cè)器以極近距離掠過小行星時(shí),高精度導(dǎo)航顯得尤為重要。在這種情況下,如果探測(cè)器軌道引導(dǎo)與姿態(tài)控制已高精確到可以讓其在小行星附近按預(yù)定路徑貼近掠過,那么從技術(shù)角度來看,甚至可以有計(jì)劃地讓探測(cè)器以受控方式撞擊小型小行星。這一能力被視為行星防御技術(shù)的重要組成部分,有助于人類在必要時(shí)通過改變小天體軌道來降低其與地球相撞的風(fēng)險(xiǎn)。
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2022年,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)曾實(shí)施“DART”任務(wù),即刻意讓探測(cè)器撞擊一顆小行星,以驗(yàn)證撞擊對(duì)小行星軌道的改變量。如果“隼鳥2”在此次擴(kuò)展任務(wù)中能夠展示出同等級(jí)別的高精度導(dǎo)航與控制能力,日本也將進(jìn)一步證明其在行星防御領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力,為全球防范天體與地球碰撞貢獻(xiàn)力量。
總體來看,“隼鳥2”對(duì)小行星“鳥船”的飛越,不僅將在研究這顆新目標(biāo)小行星方面推動(dòng)行星科學(xué)的前沿發(fā)展,也為行星防御技術(shù)的驗(yàn)證與完善提供了珍貴機(jī)會(huì)。隨著2026年7月5日這一關(guān)鍵日期的臨近,任務(wù)團(tuán)隊(duì)將持續(xù)優(yōu)化飛越方案并公布最新信息,邀請(qǐng)公眾和科研界共同關(guān)注這次近距離掠過“鳥船”的深空之旅。
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