进击的隼鸟2号:已于昨日顺利投下着陆器MASCOT!

继十几天前刚刚成功释放巡视器MINERVA-II1之后,JAXA隼鸟2号探测器又于昨天(2018年10月3日)再次成功向小行星“龙宫”释放着陆器MASCOT。

虽然才刚刚抵达小行星“龙宫”三个月出头,但隼鸟2号探测器已经迅速完成了进度条的1/3,而且异常顺利。

着陆点选定

隼鸟2号带了三个巡视器(MINERVA-II1 ROVER 1A、ROVER 1B和MINERVA-II2 ROVER 2)和一个着陆器(MASCOT)…计划在10月初之前把巡视器MINERVA-II1和着陆器MASCOT都丢下去

基于7-8月的前期考察,JAXA于8月17日迅速选定了着陆点:

  巡视器MINERVA-II-1 :N6

  着陆器MASCOT      :MA-9

  第一次着陆采样          :L08(备选点:L07、M04)

进击的隼鸟2号:已于昨日顺利投下着陆器MASCOT!_第1张图片

选定的着陆点位置,其中L和M分别表示低纬度和中纬度。别忘了小行星“龙宫”的直径只有约900米,所以正方形框的边长只有约100米。来源:JAXA、东京大学等

↓三处着陆点在未投影的照片中的位置

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距离龙宫表面6公里处的光学航法相机拍摄的照片中三处着陆点的位置。来源:JAXA、东京大学等

巡视器MINERVA-II1:夙愿得偿,“龙宫”徜徉

13年前,隼鸟号曾携带一枚约1斤重的迷你着陆器Minerva,但Minerva着陆失败了。

隼鸟号(也叫MUSES-C)携带的卫星着陆器Minerva。来源:JAXA

而现在的Minerva-II1长啥样?基本就是改进版的Minerva。Minerva-II1由两枚直径18厘米,高7厘米的“滚轮”形巡视器Rover-1A和1B组成,每个1.1公斤,由JAXA和多个大学及机构共同研制。

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Minerva-II1的两个巡视器Rover-1A和1B。来源:JAXA

Minerva-II的滚轮周边一圈是太阳能板,能自主供电,让巡视器可以主动从小行星表面弹起然后落到新的地方;而周边的棘刺一样伸出来的探针则是可以测量温度的“触角”——温度传感器,可以在跳跃翻滚的同时测量“龙宫”表面的温度。相机当然也是带了的:Rover-1A带了4台相机,1B带了3台相机,可以在“龙宫”表面拍摄彩色立体照片。此外,两台巡视器上还都带了光传感器、加速度计、陀螺仪等仪器。

所谓“巡视器”,当然是能一边移动一边探测的。只不过,因为小行星“龙宫”实在是太小了,表面重力极其微弱,如果用我们熟悉的好奇号火星车那样带轮子的巡回车反而移动不便。

因此当年隼鸟号的Minerva和现在隼鸟2号的的Minerva-II都采用了这种“滚轮”式形态,每一次跳跃移动时最长可以在空中停留15分钟,水平方向最大可移动15厘米左右[8] 

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(左)好奇号,来源:NASA;(右)Minerva-II1-1A(远处)和Minerva-II1-1B(近处),来源:JAXA

作为Minerva继任的Minerva-II,不仅代表它自己,也承载着人们寄托在Minerva身上的夙愿。因此Minerva-II1的命运将会如何,是一个牵动人心的悬念

9月21日13:06(日本时间),隼鸟2号从20公里高的停留高度降落到距离龙宫表面50-55米近的高度后释放两台巡视器,不久后隼鸟2号开始上升,直至回到20公里处。

13年前的场景正在重现!

时光切回到2005年11月12日,隼鸟号本想下降到了距离小行星“丝川”表面44米的地方释放着陆器,然而由于指令没有及时传达,隼鸟号过早释放了Minerva。

结果就是释放时的Minerva距离“丝川”地表太高,而“丝川”自身的引力又非常小,最终Minerva逃逸到了太空,着陆失败

而这一次,隼鸟2号扬眉吐气了。释放后不久,项目组就确认两台巡视器顺利着陆,而且还传回了照片。

这是世界上第一个顺利着陆在小行星上的巡视器,也是第一个从小行星表面成功拍摄照片并传回数据的探测器。

由于一开始两台巡视器都在滚动和跳跃状态,所以传回的照片格外有“艺术感”。

↓9月21日13:08(日本时间),刚分离不久的Rover-1A在滚动中拍摄的隼鸟2号(右上)和“龙宫”表面(左下)

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↓9月22日11:44(日本时间)Rover-1A在跳跃中拍摄的“龙宫”表面,右侧白色的是太阳光

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别看照片糊成这样,可把隼鸟2号项目组的科学家们开心坏了。ta们也确实有理由欣喜若狂,因为这意味着许多当初为隼鸟号设计的探测技术,直到隼鸟2号终于证实了可行性。

另一方面,别忘了为了释放巡视器,这也是隼鸟2号飞的最低的一次:距离“龙宫”表面最近只有50米!所以,这也是隼鸟2号近距离拍摄“龙宫”表面的大好机会。

不久,JAXA就公布了隼鸟2号的相机在释放着陆器阶段拍摄的高清照片。

↓ 9月21日9月21日13:04(日本时间),隼鸟2号距离“龙宫”表面64米处连续拍摄的“龙宫”高清照,这也是“龙宫”目前为止最高分辨率的一张照片

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↓ 拍摄的区域是红色箭头所指的黄框中的范围,而且…隼鸟2号还拍到自己的影子!

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↓当年隼鸟号接近小行星“丝川”时也拍到过自己的影子。

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隼鸟号接近小行星“丝川”表面MUSES-C区域时时拍到的自己的影子。来源:JAXA

emmm…距离64米的隼鸟2号拍的照片比表面的两台Minerva-II1拍的清楚啊有木有?!

手不抖比离得近更重要啊有木有…再贵的相机也一样!

不过,略加休整之后的Minerva-II1传回的照片已经清楚多了。

↓ Rover-1B在9月23日跳跃之前(左)和落地之后(右)拍摄的照片,确实有种“龙宫徜徉”的感觉

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↓ Rover-1A在9月23日拍摄的“龙宫”照片里还拍到了自己的影子,天线和探针清晰可见

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↓Rover-1B在9月23日10:34-11:48拍摄的15帧照片还制成了这个短视频,应该算是第一部在小行星上拍摄的视频了吧23333

着陆器MASCOT:争分夺秒,时不我待

不同于小巧的“滚轮”一般的Minerva-II1,德国宇航中心(DLR)和法国宇航局(CNES)共同研制的着陆器MASCOT则是个中规中矩的“大方盒子”:重约9.8公斤,大小约27.5×29.0×19.5厘米。

MASCOT一共携带了四个科学仪器

宽角相机MASCAM:用于拍摄“龙宫”表面不同波段的照片

分光显微仪MicrOmega:用于探测“龙宫”表面的矿物成分和性质

热辐射仪MARA:用于探测“龙宫”表面的温度;

磁力计MASMAG:用于探测“龙宫”的磁场。

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MASCOT的外观和携带的科学仪器。来源:JAXA

此外,MASCOT还配备了用于导航定位的GNC传感器,而且虽然是着陆器,但MASCOT也可以完成一定程度的滚动和跳跃,主要目的是为了调整观测角度,让顶端天线那面朝上。不过,不同于可以多次主动弹跳移动的Minerva-II1,MASCOT只能自主弹跳移动一次

10月2日,隼鸟2号开始下降,并在昨天(10月3日)降落到距离龙宫表面约51米近的高度后(北京时间10时左右)释放MASCOT,不久后隼鸟2号再次上升,不过这次,隼鸟2号并不会直接一口气上升到20公里处,而是会在“龙宫”上空2.5公里处悬停一段时间(下图中的hovering)。

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MASCOT着陆安排。来源:JAXA

北京时间昨天(10月3日)上午11:18,JAXA确认与MASCOT建立通讯;

北京时间13:40左右,DLR确认MASCOT已顺利着陆小行星;

北京时间14:47,JAXA确认隼鸟2号已如期进入悬停阶段;

北京时间16:00左右,MASCOT的推特上传了MASCOT在降落过程中拍摄的小行星“龙宫”表面。找得到MASCOT的影子吗?

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和裹着一身太阳板的Minerva-II不同,MASCOT主要以锂电池来供电,预计可供电时间只有:16个小时(也就是“龙宫”上的两天)

也就是说,一旦MASCOT开始工作,也就意味着它正走向生命的尽头,它将争分夺秒完成预定的探测

MASCOT预计于明天凌晨结束任务。

接下来的计划:着陆采样

9月12日的第一次着陆采样演习(TD1-R1)中,隼鸟2号已经近距离确认了第一次着陆采样点(L08,备选点:L07、M04)的表面状况:

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2018年9月12日6时(日本时间)隼鸟2号的ONC-T相机在“龙宫”上空3公里处拍摄的第一次着陆点和候选着陆点区域高清照片。来源:JAXA、东京大学等

接下来,隼鸟2号预计于10月中旬完成第二次着陆采样演习,并在10月底完成第一次着陆采样,而另一枚巡视器则计划于明年投下

最终,隼鸟2号计划一共完成三次着陆采样,并于2020年底把来自“龙宫”的“宝箱”带回地球

关于作者

灰原哀博士(haibaraemily),从事行星科学研究,本公众号博主。更多精彩,欢迎关注公众号:永结无情游相期邈云汉

知乎、微博、果壳:@haibaraemily

参考

[1] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180829/index.html

[2] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180915/

[3] http://www.isas.jaxa.jp/j/special/2008/hayabusa/11.shtml

[4] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180919/

[5] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180922/

[6] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180927_HighestRes/

[7] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180927_MNRV/

[8] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180927_TD1R1

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