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突破諸多技術障礙 日本成功登陸小行星
突破諸多技術障礙 日本成功登陸小行星
據(jù)報道,北京時間9月22日凌晨,日本“隼鳥二號”探測器向小行星“龍宮”釋放了兩個微型機器人“智慧女神-II1A”和“智慧女神-II1B”?!斑@是人類歷史上首次完全成功地實現(xiàn)表面探測器在小行星上登陸?!北本├砉ご髮W自動化學院副教授曾祥遠在接受科技日報記者采訪時表示。
日本為什么選擇“龍宮”這顆小行星?“‘龍宮’小行星編號為1999JU3,直徑約1公里,自轉周期約為7.6小時?!?曾祥遠告訴記者,“龍宮”為存在撞擊地球潛在威脅的小行星,與地球最近距離僅為10-4AU(AU為地球與太陽的平均距離)?!褒垖m”在地球和火星之間的軌道上運行,被認為含有水和有機物,與約46億年前地球誕生時的狀態(tài)相近,極具研究價值。
此次探測器成功登陸“龍宮”,突破了哪些技術障礙?
“弱引力場是人類進行小行星探測的障礙之一。”曾祥遠表示,“龍宮”表面的重力加速度約為地球的十萬分之一,其表面逃逸速度量級為cm/s,此時,傳統(tǒng)探測器如果在小行星表面遇到顛簸或者陡坡,極易彈跳或者翻車,甚至其速度直接超過逃逸速度,成為一顆圍繞小行星飛行的軌道器,因此探測月球、火星等的輪式探測車幾乎無法在小行星上使用。此外,月球、火星等行星表面多為巖石結構,還有較為平坦的區(qū)域,而“龍宮”這類的小行星往往由于風化原因,表面被沙石覆蓋,地形復雜,也不適合傳統(tǒng)的輪式探測車執(zhí)行任務。
“此次成功著陸的兩個微型機器人均內置動量輪,以適應‘龍宮’表面的微弱引力和復雜地形?;谙到y(tǒng)近似動量守恒,內置動量輪轉動時,微型機器人也會向相反的方向轉動,從而彈跳起來,每次彈跳時間約為15分鐘,以此實現(xiàn)探測器在小行星表面的移動,從而獲取相關實驗數(shù)據(jù)。”曾祥遠進一步指出,微型機器人直徑約為18厘米,高度約7厘米,質量約為1.1千克,是“矮胖”型圓柱體,攜帶著相機、溫度計等設備,可以拍攝小行星表面照片并收集溫度等信息,配合后續(xù)將登陸的“智慧女神-II2”探測器攜帶的加速度計、磁強計以及紅外光譜儀等探測儀器,將獲得小行星的表面物質組成、地質分布、地形細節(jié)等信息。此外,“隼鳥二號”計劃總共進行3次采樣任務,其中2次采樣目標為“龍宮”表面物質,還有1次采樣任務與以往不同,為爆破采樣,即炸開地表,采集地表以下的物質,預計2020年采樣返回。
事實上,小行星探測領域仍面臨諸多難點。首先,表面探測器的彈跳軌跡控制難度大。小行星表面地形復雜,探測器在沙地和巖石上的彈跳軌跡不一,能否準確彈跳到人類感興趣的地點,仍是世界性難題。其次,多目標任務仍需優(yōu)化設計。一次發(fā)射、探測多顆小行星這樣的多星交匯探測任務能夠大大節(jié)省航天成本、提高深空探測效率,然而該技術目前尚不成熟。此外,新型探測軌道也亟待開發(fā)。小行星的自旋周期較短,如果能夠利用太陽帆提供控制力,使得軌道器在人類感興趣的地點上空長時間懸停飛行,便可獲得傳統(tǒng)的繞飛形式無法探測到的科學數(shù)據(jù)。
日本成功登陸小行星“龍宮”掀起了深空探測的又一熱潮,那么人們?yōu)楹稳绱藷嶂蕴骄啃⌒行悄??“天文學界普遍認為,在太陽系形成早期,小行星就已經(jīng)出現(xiàn)在浩瀚宇宙中了,因此小行星較為完整地保存了太陽系早期信息。”曾祥遠表示,目前人類開展深空探測,最關心的問題是太陽系如何演化形成諸多行星,行星如何促進前生物物質的形成,如含碳有機物、水等,最終如何衍化出生物和人類。小行星探測或將找到太陽系、行星甚至生命起源、演化的線索。
編輯:秦云
關鍵詞:技術障礙 日本 成功登陸 小行星