綜述
自人類在20世紀50年代成功進入太空之後,就在全世界掀起了深空探索熱潮,直到現在,從探月到探查八大行星再到探索遙遠的小行星,人類正在一步一個腳印地向更深處的宇宙走去。但是大家知道嗎,如果要細分深空探測型別的話是非常複雜的,尤其是八大行星和小質量的行星,探測的難度和對於技術的要求都有所不同。
日本的隼鳥2號小行星探測器探訪了52億公里之外的一顆小行星,這顆小行星的名字叫做“龍宮”,隼鳥2號小行星於2020年底時成功帶回了龍宮上的少量土壤。
隼鳥2號的成功返航登上了各大報紙的頭條,正巧我國的嫦娥五號月球探測器也攜帶著月壤成功回到地球,便有人拿二者對比,指出日本的隼鳥2號登陸難度更大,在新聞媒體上有意捧一踩一,難道小行星探測計劃的實施真的比探測月球要更難嗎?隼鳥2號和嫦娥5號究竟誰更強?
隼鳥2號
隼鳥(Hayabusa)系列小行星探測器由日本宇宙航空研究開發機構(簡稱JAXA)開發研製,隼鳥1號曾經從小行星糸川採集了樣本成功帶回地球,這一成果使得日本成為了全世界第一個掌握小行星取樣返回地球技術的國家。有人會說,第一個採集土壤回來的難道不是美國嗎?這裡要注意,日本的隼鳥探測器前往的是小行星,月球並不是小行星,而是地球的天然衛星。
國際天文學聯合會在第26屆會議上再次定義了小行星的範圍,指出除了彗星、天然衛星、行星、矮行星之外,太陽系當中所有的天體都是小行星。
隼鳥1號雖然成功返航,但是可謂是命途多舛,在航行當中出現了許多故障,比如說推進系統燃料洩露,包括登陸之後有3小時處於失聯狀態等等。所以在後來“隼鳥計劃”想進一步實施遇到了很多的困難,還因此與美國、歐洲等國家商議尋求合作發射。
最終隼鳥2號還是成功誕生,並於2014年12月3日成功發射。日本航天工程師優化了隼鳥2號的許多機制,這也是在隼鳥1號的故障中得到的經驗。比如說配備了高頻段平面天線、將原來的3飛輪變成了4飛輪等等。
2018年6月27日時隼鳥2號抵達了“龍宮”的上空,觀察到了這個小行星表面非常不平坦,佈滿了大塊的岩石,這使得尋找降落點變得很難。
但是隼鳥2號上裝有的巡視探測器和我們看到嫦娥五號登陸月球的探測器有所不同,它並不依靠底部的輪子移動,而是藉助其中的“扭矩器”裝置,改變角動量,進行跳躍式前進,每秒能夠達到9釐米,就像青蛙一樣看起來十分有喜感。
兩隻MINERVA-II-1漫遊器及其容器總質量為3.3千克,容器尺寸22.5釐米×22.5釐米×20.5釐米。
這個系列的探測器一共有三臺,除了前兩臺是JAXA研製的,剩下一臺是由我國的東北大學和其它四個大學共同研發。
除此之外,前文有提到隼鳥專案遇見了許多困難,所以發射隼鳥2號實際是由日本和多個國家合作達成的專案,比如說除了上文中青蛙式的探測器,還有一臺“移動式小行星表面探測器”,英文名叫MASCOT,由德國宇航局和法國宇航局共同研製,以“翻跟頭”的方式前進。
MASCOT取樣的方式也是採取彈子彈射法,利用裝置將彈子彈發射出去,撞擊小行星表面,揚起碎片和粉塵,利用張開的採集喇叭裝起來,這種採集方式是非常被動的,採集到的樣本重量也很輕。2019年11月13日隼鳥2號開啟返航,於第二年的12月6日成功返回了地球。
小行星探測
為什麼人類不僅要去探索大質量的星球,還要探索這種表面被太陽炙烤得像煤炭一樣的小行星呢?接下來就一起來看看,人們到底為什麼要探索小行星,在探索過程中遭遇了什麼困難,而探索小行星和探索月球、火星這種大質量的天體又有何不同呢?
別看這些小行星體積小,但是其中可是藏著許多秘密。人類之所以要探測小行星,是因為這些小行星幾乎是和太陽一起誕生的,它們也許可以解開太陽起源和演化的秘密。大家一定會想,我們不都知道太陽怎麼來的了嗎?不就是源於“宇宙大爆炸”?
不可否認,宇宙大爆炸起源觀點是現在的主流,但是它還是沒有被完全證實,所以這些“小行星活化石”就是人類發現秘密的關鍵。
小行星的探測始於20世紀80年代末期,那時的美國已經宣佈停止實施阿波羅計劃,將探索重心轉移到了宇宙更深處。截止目前,全球共探測小行星15次,但是僅僅成功實施6次。其中以美國為首,開始探測最早,技術也最成熟,日本的隼鳥2號發射專案,就有NASA的諸多技術支援。
小行星的探測一是為了尋找太陽和太陽系的秘密,二是保護地球的安全。我們都是到白堊紀晚期時發生的第五次生物大滅絕事件,消滅了恐龍,而那次滅絕事件的原因被推斷為小行星撞擊。很難說,在未來地球不會再次遭到小行星的撞擊,因此我們要在災難來臨之前研究小行星的執行規律並且對這些距離地球較近的小行星進行檢測,提前預警、解除撞擊災難。
小行星探測與探測大質量天體的不同在於,它們的自身質量小,引力就小,不會自行捕捉探測器,並且前文中提到隼鳥2號不利用輪子前進,就是因為在引力極小的情況下,輪子根本無法抓地,而且相比地月距離,這些小行星都很遠,因此探測器還能克服長途旅行當中能源短缺的現狀。所以行星借力技術和先進推進、精準著陸技術最為重要。
從著陸來說,由於引力小,沒有大氣,探測器在著陸時要有自主導航的功能,比如隼鳥1號登陸時,就是在著陸之前先放下一個導航的路標,探測器跟著路標底下的閃光彈前進。探測器在碰到石頭等障礙物時會彈起,所以這種路標非常軟,阻力比較小。
小行星的探測之路還是比較坎坷的,有許多困難暫時未得到解決,日本的隼鳥1號和2號在旅程當中都發生了大大小小的故障,所幸還是全都順利解決了,就目前的發展形勢來看,小行星探測之路依舊任重而道遠。
對比登月探測?
前文提到,由於隼鳥2號和嫦娥5號返回的時間非常接近,再者因為中日兩國之間的歷史背景,不少媒體藉此大做文章,許多夾帶私貨的文章直接說日本此次小行星探測碾壓嫦娥五號登月,這種具有明顯政治偏導性的文章和報道影響了許多民眾對於事件本身的認知。因此,客觀地分析二者還是很重要的。
從登陸難度上來說,小行星探測和月球探測並無可比性,為什麼這樣說呢?因為前文中提到了由於小行星的質量小、引力小,所以它的探測要求與月球探測要求有著天壤之別,而且需要指出的是,日本的“隼鳥2號”專案實際上是由多國合作完成的。前文中也提到了除了有美國的NASA、德國航天局和法國航天局的技術支援以外,中國的東北大學也參與了研究。
因此,隼鳥2號從本質而言,並不是日本獨立完成的,雖然日本政府最初堅持自主研發,但是最終還是將隼鳥2號變成了國際合作專案,與之對比嫦娥系列登月工程則完全是由我國獨立完成的。
不可否認的是日本在小行星探測的起步比我國早,取得的成果也比我國多。但是追究其根本原因是中日的深空探索策略不同,因為日本一開始的深空探測活動就是以小行星為主的。我國則是以登月為首要目標,在完成登月之後制定後續的計劃。2016年時在嫦娥計劃獲得了階段性勝利之後,我國也發表了未來探測小行星的相關計劃。
而且現在也不同於冷戰時期的軍備競賽,要以自己國家的需求為主,日本在小行星探測方面追求技術創新,和日本製造的機器一樣“小而精”。我國則是穩紮穩打,一步一個腳印,深空探索技術發展迅速。
所以二者並無可比性,不論利用日本行星探測來踩低中國的嫦娥工程,還是說嫦娥工程碾壓日本行星探測,都是偏激的說法,而科學科普是中立的,不該被其他方面的事情影響。
那些說日本登陸小行星則碾壓中國的人,可能不知道早在1978年時,日本也提出了探測月球的計劃,並且在1990年發射了“飛天號”,可惜撞擊月球之後探測器失靈了,最終以失敗告終。
這之後日本陸續制定了更多探月計劃,最為有名的是月亮女神計劃,但是SELENE-2的發射計劃一再推遲,從2013年到2019年都未進行發射,這個過程中中國已經成功完成探月三步走的前兩步了。假如日本此方面技術真的碾壓中國,為何遲遲沒做出成績呢?
因此如果大家硬要把二者進行對比,那麼日本的“小行星探測技術”確實比我國強,但是現階段我國的“月球探測技術”也已經遠超日本,經過多年的積累與發展,大家都各有長處,一定要比個高低其實並沒有意義。中國的航天人也一直秉持著不卑不亢、學習取經的態度,日本的小行星探測成果對於未來我國的小行星探測計劃實施還是帶來了許多啟發的。
結語
日本的隼鳥2號登陸52億公里外的小行星,確實也是一大創舉,但是與我國的登月之間並無可比性,因為本身的探索目標和技術都不一樣,這就好比你拿蔬菜和水果對比,非要讓人說出哪一個對人體更好一樣。
所以,大家千萬不要被一些媒體不夠公正的發言所迷惑,作為謙虛且自信的中國人,我們既要承認別人的成功,但也不會否決自己取得的成果,只有這樣,我們的科技才能在學習中不斷進步和發展。
“路漫漫其修遠兮,吾將上下之求索。”未來的深空探索更加複雜,難度更高,希望中國的航天人可以帶給我們更多的驚喜。