探测器列传:68:隼鸟2号

咱们书接上文,木卫四距离木星就不像木卫一木卫二那么近了,木卫四会不会对木星的极光有影响呢?你别说,还真有。2019年的9月份,朱诺号第22次飞越木星的时候,正好碰上太阳风暴的大爆发,强大的太阳风把木星的主极光椭圆给吹歪了。木卫四造就的微弱极光就显现出来了,被朱诺号的紫外线成像仪和粒子探测器给捕获了。

根据朱诺号捕获的数据,木卫四在木星极光里留下的足迹是会随着时间变化的

这说明啥呢,那就是尽管木卫四距离很远,影响很微弱,但是并不是没有影响。木星的磁场太强大。木卫四在这个磁场里头穿梭,会扰动局部等离子体,这种扰动就会激发出一种阿尔文波。这个波大概是以每秒几百公里的速度,沿着磁力线奔向了木星的两极。当阿尔文波到达木星大气层的时候,会加速大气层里面的电子,撞击氢气分子发出极光。

木卫一距离木星大概是42万公里,木卫4呢,相当于是这个数字的4.5倍,太远了,所以影响力就非常弱。像木卫一啊,它有火山活动,时不时喷点什么二氧化硫之类的。木卫四就没这个本事,它也喷不出什么,它提供不了大量的等离子体。还有,木卫四自己也没有磁场,所以它对木星的极光影响就很小。它引发的电子能量比木卫一引发的电子能量弱了一个数量级。发光也非常的暗淡,被木星本身的极光给掩盖住了。直到2019年,太阳风暴足够强烈,把木星本身的极光光圈给吹歪了,木卫四引发的极光才显露出来。

哈勃望远镜拍摄到的木卫四极光印记(Callisto:木卫四;Ganymede:木卫三)

所以啊,所有的卫星无论如多远,只要是在木星的磁层里转悠,都会在你木星大气之中留下痕迹。这项研究成果2025年9月发表在《自然通讯》上,也算是新鲜出炉的最新研究了。

朱诺号的任务一再的延长,原本2017年就结束,但是因为朱诺号状态良好,那么就一次次的延长任务,原计划的延长到2025年9月份的。最终的结局还是撞进木星大气层烧掉。不过正好碰上政府停摆,NASA的人员都不上班,当时也没人发布任何消息,所以我们也不知道朱诺号到底怎么样了。

川普砍掉了不少的经费。NASA必须优先保障重返月球的计划,行星深空探测方面的钱只能大幅度缩减,监控维护也是钱啊。对于朱诺号这么个接近尾声的探测器,估计也不太上心,随它去吧。它爱转几圈就转几圈。按理说,朱诺号的轨道正在一圈一圈的衰减,高度越来越低。预计是在2026~2027年之间撞进木星吧。

不过呢,欧洲人发射的欧罗巴快船和冰卫星探测器也已经在路上了,估计还得飞个五六年呢。到时候等着它俩的消息吧。

隼鸟2号

讲完朱诺号呢,我们下面就来讲讲日本的隼鸟2号。日本人研发的探测器还是挺有特色的。我们前边也介绍过隼鸟2号的前辈隼鸟1号,这家伙纯属倒霉蛋。发射的时候没看黄历,一路上真是先逢三灾,又遇八难。从头到尾就没消停过,一路之上,太阳能板坏了,化学引擎燃料漏光了,三个反应轮坏了俩。地面上的控制人员真是命苦啊。对于这么一个到处掉链子的探测器,只能不断的打补丁,不断的凑合。最后这个探测器就像个浑身缠满了绷带的伤兵,跌跌撞撞的爬回了地球。浑身上下烧的乌漆抹黑,好歹是留下了一点采样收集的灰尘样本。

不过呢好歹隼鸟1号是飞回来了,它证明了一件事儿,从小行星上取样返回啊,这事儿真的能干,而且花的钱不是很多。于是日本人就来劲了,既然这条路可以走得通,那么咱们就可以弄个加强版,于是隼鸟2号就上场了。科学家给它选择的目标叫龙宫小行星,这名字听着好像挺浪漫的啊,实际上呢,这家伙长得就像1公里大小的巧克力豆。说巧克力豆吧,算是恭维它。这个小行星的外观呢,就像两个窝窝头捏在一块,就那个感觉。上下长得还挺对称,就是腰中间有道杠子。你要说长得像核桃吧,它又不够圆。

龙宫小行星(直径不到1公里)

那么科学家们为什么要选这颗龙宫小行星呢?因为它是一颗C型小行星,这个C就代表碳的意思。根据光谱分析,这种小天体非常的古老,自打太阳系形成以后,成分就没啥大变化,所以它保留着太阳系最原始的痕迹,同时因为它含碳量比较高,因此这种小天体上富含有机质,而且含水的矿物也不少。但是正因为含碳量比较高,这家伙长得实在是乌漆嘛黑的,比煤球白不了多少,反照率实在是太低太低了。你要想看清楚这家伙长啥模样,最好是派个探测器靠近了看两眼。

这回隼鸟2号吸取了隼鸟1号差点回不来的教训。所以。日本人想尽办法对这个探测器做了加强,它的离子引擎推力更加稳定,寿命更长。而且还多装了好几台高清相机和激光雷达。这家伙肚子里面还揣了好几个小机器人,它带的东西还是挺好玩的,咱们后边慢慢讲。

隼鸟2号发射

2014年的12月3号,日本用H2A火箭,从种子岛宇宙中心发射了隼鸟2号。这家伙一开始要先进入环绕太阳的轨道,然后利用地球做一次引力弹弓加速。接下来就一头扎进深空,奔着3亿公里外就去了。等到隼鸟2号在太空里晃悠了三年半,终于在2018年的夏天来到了龙宫小行星跟前,等到清晰的照片传回了地面。整个团队的人呢心都凉了半截。这龙宫小行星怎么长得跟预料的完全不一样呢?

科学家们根据遥感数据,给龙宫小行星描绘了个大致的轮廓。这家伙在宇宙里横竖也存在了几亿年,十几亿年了吧,有这么长的年头,天天被太阳光照,被太阳风吹,总该被磨平了吧,它表面应该覆盖着一层厚厚的像面粉一样细腻的碎屑土,对吧?

但是仔细一看照片,这龙宫小行星表面密密麻麻的排列的全是大石头,有的像小汽车那么大,有的像一栋房子那么大,而且棱角分明,狰狞恐怖,就这个地表情况,你还想象蚊子叮一下,扎一管子土上来,那是不可能的。

龙宫小行星复杂的地形

隼鸟2号探测器的肚子底下有一根长一米的采集管。太空里压根没有任何空气,你不可能像吸尘器一样,用抽气的方式把土吸上来。所以只能采用一种方法,就是当采集管撞到小天体表面的时候,就从管子里发射一颗小弹丸,把小行星表面上的土给崩起来。这一切都是在管子内部发生的事,那管子门一关,可不就采集了一把土吗?

这些过程都是在一瞬间完成的,撞上去采集完,发动机一点火,探测器就可以弹起来离开小行星表面。这事不就圆满了吗?可现在弄的一地全是大石头,这事就麻烦了呀。

你想啊,如果地面全是坑坑洼洼凹凸不平的,探测器也想模仿蚊子上去叮一口就走,万一你卡在大石头中间怎么办呢?另外,如果你没叮到松软的土,你撞上了一块大石头,然后你那管子里吐出一个弹丸,想激起灰尘是不可能的,你这是硬碰硬啊,要是蹦出一堆石头渣子,把探测器给弄坏了怎么办?

所以啊,那一阵子真的把日本科学家们给愁坏了,这怎么办呢?我估计。地面上的研究人员那一阵子肯定是一把一把的掉头发,头都快秃了。全世界的航天爱好者也在盯着日本宇宙开发机构的社交媒体,你们怎么还不更新呢?这隼鸟2号到底在干啥?

大石头真的是多啊

没办法,地面团队花了整整三个月时间,把龙宫小天体表面每一块大石头都给了编号,进行了全方位的3D建模。隼鸟2号带的激光探测器不是白带的,那玩意可以进行3D扫描成像。原本呢,他们想找一个直径50米的平坦处着陆。等到隼鸟号真的慢慢靠近龙宫小行星,一直靠近到距离30米的高度上,拿高清相机拍个照,仔细一看,这地方哪有50米宽啊?最宽敞的一个平坦处,宽度只有不到6米。你要知道,隼鸟2号张开的太阳能电池板宽度就有6米。您要真下去了,万一磕着了碰着了,那可就上不来了。

为了稳妥起见,地面团队决定咱先别下去了,而是把肚子里的几个小机器人给扔下去了。日本人开发的叫密涅瓦-2号,欧洲人开发的叫马斯考特。这两种机器人都是扁扁的。它既没有轮子,也没有腿,因为龙宫小行星它的引力太小太小了,只有地球引力的几万分之一。你只要给这两个小家伙安个小弹簧。它俩轻轻松松就能从龙宫小行星表面蹦起来。你就用这种蹦起来再落下去的方式走路,估计还方便点。

欧洲人的MASCOT机器人

于是呢,这俩小家伙就在石头缝里面蹦来蹦去的。通过这两个小家伙发送回来的数据,大家发现,尽管这地面实在是不太平坦。但是某些石头缝隙里边的确是可以找到需要采集的原始物质。这下问题大了,要采集的物质都在石头缝里。看来只能死磕了。

因为探测器到地球的距离太远,不可能靠人工操纵去完成任务,所以必须开发一整套全新的系统来让它自动执行。一直到2019年2月份,经过几个月的反复模拟,日本的工程师们决定动手了。这次任务被形象的称为触地即走。说白了还是像蚊子叮。隼鸟2号要从20公里的高空慢慢接近,然后把它那个采集管精确的扎进一个地砖缝里。

因为龙宫这颗小行星长得跟煤球差不多,浑身上下乌漆抹黑的。我们现在能看到的照片,都是不知道提亮了多少倍才能让人看清楚。所以。隼鸟2号扔下了几颗目标指引球。这些指引球外表都铺着一层反光度极高的物质。把它们扔到龙宫小行星表面,就形成了几个参考标志点。然后隼鸟2号,就根据这几个标志点来确定自己的位置和角度。

隼鸟2号取样过程(加速版)

隼鸟2号就这样在离子发动机的控制下,精确的靠近了龙宫小行星的表面。在那根长达一米的采样管轻轻的触碰到表面的一瞬间,电脑下达了指令,一颗钽金属制成的弹丸,被火药爆炸的能量,以每秒300米的速度被发射了出去,直接砸向了地面,崩起了一堆石头渣子和灰尘,然后被采样管关闭,这些物质就被稳稳的抓住了。接着隼鸟2号发动机全速点火,离开了龙宫小行星的表面。等到控制信号和画面传回了地面。日本的控制室里爆发出雷鸣般的掌声,他们终于取得了成功,这几个月的心血真的没白费。毕竟头发都掉了一大把了。

取样管的内部视频

那么为什么要用金属钽呢?因为这种金属在宇宙里面并不常见。你辛辛苦苦从小天体上采集了一堆样本回到地球,如果你用的是铜弹丸、铁弹丸,那么这些金属成分就会混杂在采样里面,你也分不清楚这些元素到底是你这个弹丸带过去的,还是原来人家小天体上天生就有的。但是钽这个金属一般的小天体上压根没有,你完全可以把它排除在外,这玩意肯定不是来自于小天体。

好了,下一步隼鸟号还要玩个绝的。它带了一个最硬核的装备叫做“动能击穿器”。这玩意儿的本质还真就是妥妥的军事科技。我们换个说法,这玩意儿本质上就是一个“爆炸成型弹丸”,在军事上的使用是非常广泛的,比如说专门用来打坦克集群的末敏弹,往往就采用了爆炸成型弹丸。

这个东西说白了就是一颗大炮弹,里面装了若干个子弹丸。每个子弹丸都带了个小降落伞,打出去以后,它们从天上是慢慢降下来的。它下降速度很慢,但是同时自身又在旋转,实际上就起到了一个扫描的作用,炮弹上的传感器就在寻找坦克。下降到一定的位置,算好了角度,这时候这颗弹药就爆炸了。利用炸药的力量,把弹丸前头一块铜板给炸了出去。这块铜板因为受到爆炸的力量,就变成了一个圆头的弹丸,直接砸向坦克,把坦克头顶的装甲砸穿。正因为如此,才叫爆炸成型弹丸。对坦克集群来讲,这玩意儿就是妥妥的灭顶之灾。

动能撞击的原理演示

隼鸟2号扔出去的这个动能击穿器,本质上就是个末敏弹。它带了4.7公斤的高爆炸药,正下方装了一块两公斤重的铜板。只不过它用不着瞄准,只要能在小行星上砸出一个坑就够了。

这个动能击穿器被扔出去以后是缓缓下降。这时候隼鸟2号开动发动机。绕着龙宫小行星转了半圈,躲到了小行星侧背后。就是为了躲开这个动能击穿器的爆炸范围,如果蹦出的渣子把隼鸟2号给撞坏了,那可麻烦,不行,得先隐蔽一下,先躲一躲。

等到隼鸟2号藏好了,这颗动能击穿器也爆炸了。前面那块两公斤的铜板被炸药爆炸巨大的能量。活生生给塑造成了一个圆头的弹丸。硬生生把龙宫小行星的地表给砸出了一个直径超过10米的人工陨石坑,可见这下砸的有多狠。这一下就把小天体内层的物质全都给翻出来了。

撞击前后对比

面对这深层的诱惑,地面上的操控团队再次陷入了矛盾之中。要不要再降下去一次,从那个坑里面取点深层物质上来呢?支持的说,如果不下去踩一趟,这个坑就白炸了呀。反对的说,咱们已经有一份样本了,万一这次降落下去的时候,把这份样本给弄丢了,或者是隼鸟2号卡在坑里出不来了,那可就全坏菜了。你到底是见好就收呢?还是一把梭哈全赌上去赢个大的。这的确是个问题。

经过反复论证,大家觉得还是值得冒这个险。当然了,你不能下到坑底,那个地方实在是不太合适,就在爆炸出来的坑旁边选了一个极其狭窄的落脚点,2019年的7月,隼鸟2号再次降下去,完成了蜻蜓点水的采集工作,而且采集到了炸飞出来的深层物质。由此,隼鸟2号就成了在一颗小行星上两次成功采样的探测器。

那么好了,这下终于够本了。下一步就该满载而归了。隼鸟2号在龙宫附近死磕了一年半之后,终于在2019年的11月份启动了离子引擎,正式向地球返航。到了2020年的12月6号凌晨,隼鸟2号扔出了一个返回舱,说白了就是一个罐子。里边装的就是从龙宫小行星上采集的样本。这个罐子准确地落在了澳大利亚的荒原上。但是隼鸟2号本身并不会返回地球,它有它自己的新任务。

回收返回舱

这个返回舱被小心翼翼地运回到了日本的实验室。在超洁净的环境之下,科学家们慢慢的把这个密封层给打开了。原本科学家们预计你能采到0.1克就算合格了。毕竟这么小的探测器,从几亿公里之外抓一把土回来太难了。结果开箱一看,所有人高兴坏了,因为采集的样本居然有5.4克这么多,已经是远远物超所值了。

那为啥会采集了这么多呢?道理很简单呢,你当初这个管子发射钽金属弹丸的时候,砸出了一堆石头渣子,这堆石头渣子比那个飞溅起来的尘土要大多了,可不就特别重吗?

科学家们在显微镜下面仔细看这堆细小的样本,那个颜色真的就像木炭渣子,或者是烧焦的芝麻粒。你别看只有这区区5.4克,他们是人类历史上第1次完成从小行星上采集到没有受到地球环境污染的原始炭质样本。

对于这些样本,你光看表面是不够的,还得把这些细小的黑芝麻粒给切成薄片,然后放到超级显微镜底下观看。结果这一看不要紧,就有了一个载入史册的发现,他们在样本里面检测到了20多种氨基酸。氨基酸代表着什么呢?大家都懂了,氨基酸就是构成蛋白质的基石,没有这玩意儿就构不成生命。

取回的样本,果然跟煤球差不多黑

虽然以前在掉到地球上的陨石里面也发现过氨基酸,但是这玩意儿毕竟是掉到地球上了,你谁也说不准,到底是被地球上的东西污染了呢,还是真的从宇宙里带回来的呢?隼鸟2号带回来的可是绝对正宗的太空原装货。这也就证明了,生命的原始配方在地球诞生之前就已经在宇宙中存在了。这种构成生命的基本物质在宇宙中是广泛存在的。

除了氨基酸,科学家们还在样本里面发现了大量的含水矿物质。长久以来大家都在吵啊,咱们地球上这么多水是从哪来的呀?有人说是地球自带的,地球的确是带有大量的原生水,那有人说啊是天上的彗星送来的,那彗星不就是个脏雪球吗?它里边有的是冰雪啊,那不都是水吗?隼鸟2号的数据给了第3个答案,像龙宫这样的小行星,也是含有大量水分的,在地球年轻的时候,啊,曾经被成千上万颗这样的小天体疯狂的撞击过,有很多的水分就是他们带过来的。

另外科学家们还得回答一个问题,为啥这个龙宫小行星上的地形就那么复杂呢。为什么有那么多大石头呢?通过对样本的分析,科学家们发现龙宫的地质非常的疏松,它的孔隙率高的离谱,也就是说这个小天体它不是一整块。它是一堆宇宙里面的渣子碎片,因为微弱的引力慢慢慢慢粘在一起的一堆乱葬岗子。难怪地形那么乱呢。这个发现让大家对小天体的演化有了全新的认识,原来他们不是天生就长这模样,而是在漫长的岁月之中,经过无数次的破碎和重组,才变成这么乱七八糟的模样。所以啊,每一份沧桑,都有一段心酸的往事。这话说的是真没错啊。

当然了,隼鸟2号的工作还没完成呢,它还有下一阶段的任务。有关这档子事,咱们下回再说。


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