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小小的一只“隼鸟”也想“大闹”龙宫?

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匿名
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匿名  发表于 2019-1-30 16:13 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式

小小的一只“隼鸟”也想“大闹”龙宫?





  隼鸟2号(日文:はやぶさ2)是日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的小行星探测计划,原隼鸟号的后续计划。2018年11月23-12月29日,隼鸟2号进入合日阶段。在这一个多月里,由于隼鸟2号几乎完全被太阳挡住(更严格地说是地球-探测器-太阳之间的夹角过小),信号会被来自太阳的等离子体严重干扰,所以JAXA停止了隼鸟2号的主要探测工作。

  

  地球、太阳、龙宫(即隼鸟2号)在合日的一个多月里的相对位置关系和变化 | 来源:JAXA[1,2]

  自从2018年6月27日顺利抵达小行星“龙宫”之后,隼鸟2号除了少数观测阶段需要降到距离龙宫更近的地方之外,其他时候始终保持在距离龙宫表面上空20公里的悬停位置与龙宫伴飞,这个位置称为home position。但为了应对长达一个多月的合日,尽量与地球保持联络,隼鸟2号选择离开悬停位置,飞到距离龙宫更远的地方。这一阶段的过渡轨道称为“合日轨道”,具体的路径是基于对太阳潮汐力、太阳光压、龙宫的重力等多方面因素考量决定的。

  

  隼鸟2号的合日轨道和轨道调整安排 | JAXA[1,2]

  整个合日轨道期间有这么几个的轨道调整阶段:

  COI(进入合日轨道)→ TCM1(第一次轨道修正)→ 最远时距离龙宫表面约110公里 → TCM2(第二次轨道修正)→ HPR(回到悬停位置)

  

  合日轨道期间每个阶段的速度调整量△v。| JAXA[1,2]

  当然,上面那张是平面的俯视视角,实际的三维轨迹是一个类似漏斗的路径,你们体会一下……

  

  隼鸟2号合日期间的轨道 | JAXA[3]

  2018年12月29日,隼鸟2号顺利结束合日轨道,回到距离龙宫上空20公里的悬停位置,这标志着隼鸟2号2019年的重头戏——三次着陆采样即将开始。

  1月初,隼鸟2号项目组正式宣布,第一次着陆采样(TD1)将于2月18日那周进行,如果没有成功,将在备选的3月4日那周再次尝试采样。

  

  不投下新的标记球

  之前我们提到过,在2018年10月24日-26日期间的第三次采样演习TD1-R3里,隼鸟2号完成的最重要的任务之一就是投下了第一个标记球TM并完成对标记球的跟踪。

  隼鸟2号一共带了5个标记球,作用是协助探测器着陆。第三次采样演习TD1-R3中投下的标记球是B号球。

  

  带你的名字去小行星…嗯,日本也这么玩……| JAXA[4]

  探测器着陆之前会用闪光灯对已经释放的标记球打光,反射着光的标记球就会像一座“小型灯塔”一样为探测器指路,探测器由此可以得知自己的位置的变化,尤其是水平方向的位置变化。

  

  第三次采样演习TD1-R3中释放标记球并追踪的过程,点击查看大图 | JAXA[4]

  因为之前投下的标记球距离预定着陆点较近,再投下一枚标记球的话,两盏灯塔同时亮着可能会对探测器的自主着陆和位置判断产生干扰,所以隼鸟2号项目组最终决定不投下新的标记球,继续使用之前已经投下的TM-B标记球来辅助接下来的第一次着陆采样。

  

  第三次采样演习TD1-R3中已经投下的标记球 | JAXA、东大等[3]

  

  在哪里着陆采样?二个候选区

  隼鸟2号最初选择的第一次着陆采样点位于L08区域(备选点位于L07和M04)

  

  选定的着陆点位置,其中L和M分别表示低纬度和中纬度。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 | JAXA、东京大学等[5]

  经过第一次采样演习(TD1-R1)考察,又进一步缩小到一小块直径约20米的圆圈范围L08-B,因为遍布石块的龙宫上只有这个区域是相对平坦和安全的(要求石块高度小于50厘米,不会撞坏展开的太阳能板)。

  

  第一次着陆采样的区域L08和备选区域L07、M04中符合着陆条件的区域L08-B(红圈内)。来自2018年9月12日TD1-R1期间在3公里高度处拍摄的照片 | JAXA、东大等[6]

  而根据1月发布会公布的最新进展[1, 2],隼鸟2号项目组目前把第一次着陆采样点进一步锁定在了L08-B1和L08-E1两个区域之中,这两个区域都相对较平坦,也没有特别大的石块,总体来说都是允许安全着陆的。

  

  白圈是L08-B,红框和绿框是这次二选一的L08-B1和L08-E1区域,TM是之前投放的标记球所在的位置,左下对应隼鸟2号的大小比例,大型石块也都标出了 | JAXA[1]

  这两个区域的优缺点一目了然:

  L08-B1区域更宽阔,最窄的地方有12米(隼鸟2号太阳能板展开后宽6米),但略有一些60厘米左右的石块,考虑到隼鸟2号的采样杆只有1米长,这么大的石块依然是顺利采样的隐患,而且这里离标记球TM略远了一点;

  L08-E1区域要窄一些,最窄的地方只有6米,但距离标记球TM更近,而且更平坦,石块都在60厘米以下,对采样更有利。至于只有6米的宽度对隼鸟2号来说是不是太窄了一点,隼鸟2号项目组也表示不是问题…因为他们有信心让隼鸟2号的着陆位置精度在1米范围内(距离地球3.5亿公里外的一个探测器在一颗直径约900米的小行星上,着陆位置精度可以达到1米以内…腻害腻害),而且采样杆就有1米长,这意味着隼鸟2号的太阳能板不会完全接触地面,而是会和地面保持至少1米多的距离,所以只要没有特别大的石块,其实并不会妨碍着陆采样。

  

  两个备选着陆区的地形图,越红表示地势越高,越蓝表示地势越低 | JAXA[1]

  隼鸟2号将在2019年里完成三次着陆采样,并最终将来自龙宫的“宝箱”带回地球。

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