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一只穿越深空60亿千米的隼鸟,九死一生回到地球,带回了什么?

隼,在名词解释中是隼形目猛禽,食肉鸟类,多为单独活动,飞翔能力极强,是视力极佳的动物之一。但我们今天说的隼鸟,虽有隼之特性,但并非真正的鸟类,而是一艘小小人造的深空探测器。

这艘探测器,在黑暗深空孤独飞翔了7年,行程60亿千米,经历了种种磨难,依然忠实地完成了人类赋予的任务,将千辛万苦带回的采样交给了人类,自己却鞠躬尽瘁死而后已,以绚丽的火花结束了自己。

它就是日本发射的小行星探测器“隼鸟号”。

人类航天事业有着许多可歌可泣的故事,隼鸟号只是其中很小的一则,但却在航天探测史上留下了重要一笔,因为它是被吉尼斯纪录认定,是人类首个在小行星上着陆,并将小行星物质带回地球的探测器。

为啥要探索小行星

人类为了未来的生存和发展,开始迈向太空,了解地球以外的事物。自从1956年前苏联的东方号运载火箭将第一颗人造卫星送上天,人类在60多年的航天探索史中,发射的航天器已经数以万计。

尤其对月球、金星、火星的探测非常多。如今,探测器已经到过太阳系所有大行星,以及部分矮行星、卫星,还载人登上了月球。人类越来越多地了解了宇宙以及我们的银河系、太阳系,但依然还有许多问题没有弄清楚。

比如地球的水从哪里来,地球上有机物和生命来自何方,太阳系最早的状态是什么样子等等。虽然有一些理论解释这些问题,但毕竟很难有真凭实据支撑。就像人类要寻根问祖,最有力的证据是DNA密码,通过DNA追踪,就很可能能够找到最早的那个祖宗。

那么太阳系、地球的DNA在哪里呢?人们从地球上、月球上很难找到这类密码,因为地球和月球的表层经历过亿万年的地质事件和陨石轰击,早就改变了,很难找到最原始的一块石头或尘埃。

而小行星和彗星上,很可能保留着太阳系形成时的原始痕迹,或许解开太阳系和地球许多疑问的密码就蕴藏在其中;而且小行星撞击地球是人类和生态的重大威胁之一,研究它们可以帮助人类提前预警和应对这类灾害。

前赴后继的小行星探索之旅

从上世纪七十年代开始,一些航天机构就开始了小行星探索。最早接触小行星的是NASA(美国国家航空航天局)1971年发射的水手9号,这是一艘有点像一把吊扇的火星的探测器(上图),它在探测火星的同时,顺带拍摄了火卫一和火卫二。火星这两颗卫星被一些人认为是捕获的小行星,因此这次探索被认为是人类最早接触的小行星。

这两颗卫星很小,长得怪模怪样的不规则形状,有点像土豆,由此人们推测小行星大致如此,而事实也证明却是如此;1991年,NASA发射的伽利略号木星探测器,先后飞掠了盖斯普拉和艾女星两颗小行星,首次得到了小行星的高清照片。

1997年6月27日,NASA发射了尼尔-舒梅克号探测器(上图),这是世界上第一艘专门探测小行星的探测器,其目标是爱神星,途中还与小行星253梅西尔德星擦肩而过,并对其进行了拍摄;1999年,NASA又发射了深空一号和星尘号两个小行星探测器,这两个探测器探测了好几个小行星和卫星,其重要意义还在于实验了离子推进技术等几十项深空新技术,星尘号最终从维尔特二号彗星的彗发取样返回,成为首个取得彗星样品送回地球的探测器。

2004年欧空局发射了罗塞塔号探测器(上图),并于同年成功登陆67P彗星(丘留莫夫-格拉西缅科彗星),分析了上面的样品。

而我们今天要说的主角“隼鸟号”探测器,是在这之前的2003年5月9日,搭乘M-V型运载火箭从日本种子岛航天中心发射升空的,目标是距离我们3亿千米的“系川”小行星。从此这艘命运多舛的瘦小身影就远离人类,开始了它艰苦卓绝的一生。

肩负重任,出师不利

其实隼鸟号从一出生,就肩负着与其瘦弱的身材不相称的重负。这艘探测器发射重量510kg,净重只有380kg,尺寸为1.6m*1m*1.25m,太阳帆展开后宽约6m。

就是这艘小小探测器,需要前往距离我们3亿千米的小行星25143,又名“系川”那里,随着地球和系川的不停运行,来回最终行程达到60亿km。

这艘原定2007年就回来的探测器,经历了许多劫难,一直到2010年6月,才托着残废之躯回到地球。可以说这艘探测器有些出师不利,一出地球就遇到种种考验。

隼鸟号的远航采用了节省原料的离子发动机,虽然NANA之前也采用过这种发动机,但这么长时间距离用这种发动机,隼鸟还是首次。出发4个月后的9月份,就出现了离子引擎不稳定状况,动力改由另外三架引擎联合使用;10月底11月初,隼鸟号又遭遇了观测史上最大太阳风暴袭击,导致太阳电池输出减弱,内部内存单粒子翻转错误。

伤病缠身,孤军奋战

经过两年多艰难航行,2005年7月29日,“隼鸟号”已经接近小行星“系川”,首次捕捉到它的样子:这是一个长条形土豆样子的小行星,长约540米,宽约300米,自传周期为12.1小时。

7月31日,“隼鸟号”X轴出现故障,姿态控制装置无法使用,由此改为化学燃料辅助推进器与剩下的两个姿势控制装置联合操作。

11月12日,“隼鸟号”开始在“系川”小行星上进行着陆预演,同时释放出刻有88万人名字的芯片,并投放目标标定球和小型机器人MINERVA,但都没落到“系川”上面。

这时,一系列故障开始出现。开始,由于运行姿势出现偏差,太阳能电池板因为接收不到阳光而失去供电能力,天线也无法对准地球发射信号,“隼鸟号”与地球失去联络。这时,它只能孤军奋战,按照设定程序完成了一系列降落取样活动。

这期间虽然发生了许多不确定的问题,如着陆终止模式无法解除、用于采集样本时撞起岩石碎片的子弹无法发射等,无法确定采样是否成功。以后通讯短暂恢复,11月26日“隼鸟号”第二次降落,着地1秒后即离开,地面站收到并显示降落和子弹发射,整个过程正常执行。

后来发生了又一次燃料泄漏故障,12月9日,通讯中断。

一波未平一波又起

地球与“隼鸟号”的通讯中断了49天,这期间,关心这只小小“隼鸟”的人们,无法知道它在黑暗的太空如何度过,孤独无助的它是否还安在。2006年1月23日,人们终于收到了它发出的信号,但这种信号断断续续,每次发出时间只有20秒。

这是“隼鸟号”在太空旋转时,偶尔天线对准了地球,信号才能传递给人们。工程师们紧紧抓住这稍纵即逝的20秒,向“隼鸟号”发出了一系列的指令,就像对“隼鸟号”进行着一次次的心肺复苏操作,它终于起死回生。

这时人们发现,“隼鸟号”已经伤痕累累,躯体衰竭。1月26日,地面工程师们确认它太阳能电池输出过低,11个锂电池有4个完全无法使用,燃料也几乎流失殆尽。但“隼鸟号”依然竭力地修正和完成了一系列操作,于2007年1月17日进行了将样品容器转移到样品仓,进行了胶囊密封作业,并于次日确认完成。

由于各种故障,“隼鸟号”已经错过了2005年12月回家的最佳窗口,只能在茫茫太空孤独守候,一直到2007年4月,回家的窗口才再次出现,“隼鸟号”启动航程,开始了回归之旅。

回到地球,化为火花

“隼鸟号”回归的旅途,依然是异常艰险,困难重重。首先是由于燃料泄漏,12台推力较大的化学引擎全部停机,地面指挥站只能设法启动“隼鸟号”装备的4台离子引擎替代。一路上,由于许多零件老化而故障频发,“隼鸟号”常常“失联”。

2009年11月,坏消息又来了,“隼鸟号”的4台离子引擎坏了3台,而回家之路至少要有两台才能到达,“隼鸟号”再次陷入绝望。但日本科学家们从没放弃,他们中的国中均教授突发奇想,利用两台不同故障的离子引擎中完好部分,组合成一台完整线路,成功激活了一台离子引擎,这样,就有了两台回家的引擎。

终于,2010年6月,“隼鸟号”经过7年九死一生的跋涉,回到了家园。6月13日,“隼鸟号”进入了地球大气层,拼尽全力,进行了一系列标准化操作:19:54,分离样品仓成功;22:02进行了最后的地球摄影;22:28通讯中断。这意味着什么?这是“隼鸟号”完成任务后牺牲的最后时刻。

人们看到天空出现一道绚丽的亮光,“隼鸟号”在与大气剧烈摩擦中燃烧起来,很快化作一片金星,熔化在了地球母亲的怀抱。在最后的时刻,它执行着最后一项人类赋予的使命,给地球拍摄一张最后的照片,可惜这张照片还没有完成,它就融化在了蓝天里。

“隼鸟号”消失了,但获得人们赋予的一个崇高称号~“不死鸟”。

它释放的样品仓平安落在了澳大利亚沙漠中,被安全回收。科学家们小心翼翼地打开这个密封胶囊,首次获得了来自一颗小行星的样品,这些样品虽然很微小,小到只有10微米左右,但有1500个。

围绕着这项研究,科学家们已经在世界级科学期刊发表论文多篇,对小行星状况了解有诸多突破,而且研究还在继续,要比较全面地完成“隼鸟号”带回的这些样本分析和研究,科学家们还需要努力15~20年。

“隼鸟号”是人类第一艘在小行星上降落又起飞的探测器,也是第一艘从小行星上带回样本的探测器,这个已经毋庸置疑,但“隼鸟号”留下的丰富遗产还在继续发挥作用。

2014年,日本发射了“隼鸟2号”,由于有了“隼鸟号”以身试险的经验教训,“隼鸟2号”更顺利地从一个叫“龙宫”的小行星取回了更多更深层的样品,并于2020年将样品送回地球,然后自己又充忙的去执行下一个任务。预计在2036年“隼鸟2号”会到达一颗编号为1998KY26的小行星,进行不采样探测。

“隼鸟号”这只小小隼鸟已经消失了,或许过了许久,人们对它的记忆也会淡薄,但未来人们解开了小行星的秘密,对人类未来生存和发展起着很大作用时,人们是不会忘记这些曾经舍身帮助过自己的朋友的。否则拿现在时髦的话说,就是历史虚无主义。

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