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[星宇奥秘]JAXA : 隼鸟2号 小行星探索

楼主#
更多 发布于:2014-11-21 20:26

图片:1.jpg



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。这项计划预定在2014年乘载H-IIA火箭升空,主要目的是将隼鸟号探测器送往C型小行星1999 JU3,于2018年到达并采集样本后,于2020年返航,将采集到的样本送回地球。

图片:1.gif



隼鸟2号是设计上是与隼鸟号规格几乎相同的“准同型机”,根据目前释出的资料,与隼鸟号的不同点在于:

1 天线将从隼鸟号使用的旧型天线更换成与破晓号相同的平面天线。
2 携带自我构造弹,在小行星表面进行第一次采样后,释放弹头在小行星表面上制造坑洞,之后于坑洞内采集样本。
3 导致隼鸟号一连串故障的反作用轮增加一个备用。

隼鸟2号预计将使用NEC研发的“StarPixel”影像压缩引擎,来加快影像压缩以及传输所需花费的时间。
[invensys于2014-12-04 21:13编辑了帖子]
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发布于:2014-11-21 20:28

图片:1.jpg




北京时间12:22, 日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和三菱重工业公司当天在位于鹿儿岛县的种子岛宇宙中心用 H2A火箭 把小行星探测器“隼鸟2号”送上太空。 隼鸟2号的目标是一颗约1km大的小行星(162173) 1999 JU3。按计划,将于2018年到达小行星,并利用炸药采集岩石标本,带回地球。

隼鸟2号作为世界首次从小行星回收样本的“隼鸟号”的后续探测器,其目标为距离地球约3亿公里的小行星“1999JU3”。该小行星可能存在含有水和有机物的岩石,有望揭开太阳系及生命起源的奥秘。

隼鸟2号改良了隼鸟号的机器。动力源“离子引擎”推动力增强了25%,可使用更长时间。通信天线方面也提升了通信量。

另外,此次还新开发了一种冲击装置,在采样时可投掷金属块制造出人工凹陷,旨在采集表层以下的新鲜物质。
2020年返回地球.

http://www.lizard-tail.com/isana/hayabusa2/#userconsent#


图片:2.jpg

[invensys于2014-12-03 20:17编辑了帖子]
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发布于:2018-06-29 08:44
日本小行星探测器隼鸟2号跋涉3年半抵达目标龙宫
在太空长途跋涉3年半之后,日本最新的小行星取样返回探测器“隼鸟2号”终于抵达了它此行的目的地“龙宫”。在抵达之后,“隼鸟2号”预计将在今年晚些时候向小行星表面释放着陆器,并在2020年携带珍贵的小行星样本返回地球。即便是现在,这艘探测器也已经创造了历史:它已经传回了这类小行星迄今最近距离,最清晰的图像。

图片:1.png



日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)上周发布了在300公里距离上拍摄的小行星“龙宫”图像,其外观看上去有点像一个陀螺。这颗小行星所属的类型本身非常常见,但对其研究却很少。

本周,JAXA又对外发布了一张新的,在距离40公里上拍摄的图像,显示这颗小行星地表遍布的砾石。6月27日,“隼鸟2号”将抵达距离小行星仅剩10公里左右的位置上。“龙宫”小行星的公转轨道位于地球与火星之间。

在6月25日发布的一份声明中,“隼鸟2号”项目经理津田雄一表示:“从远处看,龙宫小行星似乎是圆形的,然后慢慢成了方形,最终看清楚,这是一个有点类似萤石晶体形状,或者有点类似陀螺形状的外观。”

“隼鸟2号”于2014年12月升空,作为此前在2003年发射冰取得成果的“隼鸟”探测器项目的后续项目。“隼鸟”是人类历史上首个成功取回小行星样本的探测器。

小行星“龙宫”直径大约1公里,要比此前“隼鸟”号探测考察的目标小行星“系川”大3倍,但相比在2014年~2016年期间欧洲“罗塞塔”探测器考察的67P彗星要小4倍。

“龙宫”是一颗C型小行星,这类小行星地表反照率较低,或者说更“黑”,相比之下,作为S型小行星的“系川”就要“亮”一些。在1997年,美国宇航局发射的舒梅克探测器曾经飞掠过一颗同属于C型的小行星“253 Mathilde”,最近时距离大约1000公里。而“隼鸟2号”则是史无前例的接近一颗C型小行星,甚至将对其实施着陆探测和取样返回。这一点让美国宇航局当年参与舒梅克探测器的科学家们感到非常兴奋。

美国马里兰州戈达德空间飞行中心曾经参与舒梅克探测器项目的行星科学家露西·迈克法顿(Lucy McFadden)表示:“我们对于C型小行星了解还不多。”尽管如此,科学家们认为C型小行星在成分上与早期太阳系应该比较接近。此行,“隼鸟2号”将帮助确定小行星“龙宫”地表的低反照率是因为其碳的含量较高(主流观点),还是由于颗粒很细的金属颗粒,比如磁铁矿之类比较多的缘故。

将由“隼鸟2号”开展,并后续将在地球上实验室中对取回的样本继续开展的,针对“龙宫”小行星的化学与同位素成分分析工作,将帮助解释地球,尤其是地球上水的起源问题。很多研究人员认为地球上的海洋形成与早期地球遭受的大量彗星和小行星撞击有关。

在抵达“龙宫”之时,“隼鸟2号”对其开展的最初几项测量之一便是对这颗小行星自转速度的测算,结果显示其自转周期大约是7.5小时。这是一个好消息,因为如果自转速度太快的话对于着陆行动的开展是不利的。但这颗小行星的外观则有点出乎日本科学家们的预料,因为沿着这颗小行星的赤道似乎存在一圈鼓起,这一般出现在那些自转快得多的天体上才对。

“隼鸟2号”当下最重要的任务是使用其携带的激光测距仪来明确自己相对小行星的位置以便开展后续机动和调整。另外还有一项紧迫任务就是使用飞船上搭载的相机和红外光谱仪开展对小行星地表的测绘以及温度观测。地表的温度差异一般可以反映其地表物质组成上的不同。这些数据最终将帮助日本科学家们寻找释放MASCOT的理想地点,这是一款鞋盒子大小的小型着陆器,除此之外还将向“龙宫”释放三个小型机器人,开展小行星地表考察。

MASCOT由德国空间局(DLR)研制,预计将在今年10月份被释放到“龙宫”表面,以30厘米每秒的速度实现软着陆,但具体情况将取决于“龙宫”的引力大小,而这一点还需要等待“隼鸟2号”的精确测定。

MASCOT没有安装太阳能设备,只能依靠内部电池工作,因此预计在其着陆后只能开展几小时的工作就将耗尽电力而结束使命。另外,一旦MASCOT降落时掉进某个缝隙里,或是夹到几块较大的岩石中间,那么它将难以开展姿态调整和天线指向等动作,因此可能无法与“隼鸟2号”建立通讯联系。欧洲科学家们将在今年8月份到法国图卢兹开会,商讨MASCOT的最佳落点选择。

与此同时,“隼鸟2号”自己也将尝试与“龙宫”小行星地表轻轻接触,并采集器地表岩土样本。这艘探测器将在“龙宫”停留到2019年年底,随后它将离开,开始朝向地球飞行,并在2020年将样本送回地球,供地球上的实验室开展精细研究。
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发布于:2018-09-22 10:39
隼鸟2号的两台“漫游车”着陆小行星龙宫

图片:1.jpg


来源:JAXA

隼鸟2号(Hayabusa2)是日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的小行星探测计划,于2014年12月3日发射升空,主要目的是探测大小约900米的小行星龙宫(Ryugu),历时三年半的飞行,于今年6月飞抵小行星龙宫。

自2018年6月下旬以来,日本的隼鸟2号探测器,就一直环绕小行星龙宫运行,并于北京时间9月21日12时6分,在母船MINERVA-II1距离龙宫55米上空,开始投放两台小型“漫游车”,MINERVA-II1A和MINERVA-II1B。

图片:2.jpg



来源:JAXA
北京时间9月21日12时35分,MINERVA-II1成功分离,飞船的状态正常。北京时间9月21日14时30分,和MINERVA-II1的通讯已经确认连接。

图片:3.jpg



模拟图,来自MINERVA-II1中的Rover-1A(后面)和Rover-1B(前面)降落在小行星龙宫。
来源:JAXA

关于后续任务

隼鸟2号整个任务耗资1.5亿美元,将于2018年10月初将部署一个重量10公斤的MASCOT着陆器。明年另一个小型的探测器MINERVA-II2也会着陆小行星龙宫,2019年隼鸟2号也会着陆,并于2020年采样返回。

以下分享隼鸟2号相关的三个网址:

图片:4.jpg


隼鸟2号目前的状态,详见:http://haya2now.jp/en.html

图片:5.jpg



隼鸟2号1的时序(图没截全),详见:http://www.hayabusa2.jaxa.jp/en/topics/20180920e/

图片:6.jpg



隼鸟2号最新图片更新:详见:http://www.hayabusa2.jaxa.jp/en/galleries/onc/nav20180920/
[invensys于2018-09-22 10:42编辑了帖子]
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发布于:2018-10-04 20:52
隼鸟2号成功空投着陆器MASCOT
10月3日9时58分,在距离小行星龙宫表面大约51米处,小行星着陆器MASCOT和隼鸟2号分离,以自由落体的方式下降到小行星龙宫表面,大约20分钟后,着陆成功。

下面是小行星着陆器MASCOT在下降过程中拍摄到的图片。

图片:1.jpg





小行星龙宫登陆器MASCOT,形状长方体,尺寸0.3 x 0.3 x 0.2m,重量约10千克,由德国航空航天中心(DLR)和法国国家空间研究中心(CNES)联合研制。

小行星登陆器MASCOT非太阳能供电,内置锂电池供电,大约在小行星龙宫表面工作16个小时(相当于龙宫两天),电量耗尽后,任务结束。




图片:1.jpg



上图中Home position的位置大约是20千米




[invensys于2018-10-04 21:01编辑了帖子]
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发布于:2018-11-11 14:53
隼鸟2号:第三次采样演习顺利完成,第一次着陆采样要延期了

图片:1.png


隼鸟2号携带的着陆器(左)和巡视器(右)。来源:JAXA
MASCOT主要以锂电池来供电,预计可供电时间只有16个小时(也就是“龙宫”上的两天)。
也就是说,一旦MASCOT开始工作,也就意味着它正走向生命的尽头,它必须争分夺秒完成预定的探测
MASCOT发现了什么?
分离约18分钟后,MASCOT顺利着陆(6分钟的自由落体+11分钟的弹跳,龙宫表面的重力加速度只有地球的约1/66500),不久还传回了第一张它在降落过程中拍摄的小行星“龙宫”表面。找得到MASCOT的影子吗?

图片:1.jpg


MASCOT拍摄的第一张“龙宫”照。来源:DLR
而另一边,天上飞着的隼鸟2号也拍到了MASCOT分离的瞬间!

图片:2.gif


MASCOT从隼鸟2号分离的瞬间。来源:JAXA、东京大学等[1]
分离2分多钟后,隼鸟2号还同时拍到了一张全家福:小行星“龙宫”、自己的影子、MASCOT和MASCOT的影子大合照。

图片:3.jpg


隼鸟2号拍摄的“全家福”,除了摄影师本机未能入镜。MASCOT的白点是顶端天线。来源:JAXA,东京大学等[1]
10月4日,在马力全开实际工作了17个小时、弹跳移动了不止一次、完成了预定观测并顺利传回所有数据之后,MASCOT结束任务
虽然对这些数据的正式处理还没有完成,但MASCOT着陆期间观测到的初步结果已经足够让人惊讶——小行星“龙宫”表面只有大大小小的石块,居然没有沙土层(或者叫风化层),这完全不同于人们之前所想的,也不同于人们在其他小行星上看到的!因为按理说,“龙宫”这样古老的小行星经历了几十亿年的空间风化,表面是应当有一层细密的沙土层堆积覆盖的[2]。

图片:4.jpg


(左)MASCOT的着陆路径,(右)MASCOT快要着陆时拍摄的“龙宫”表面。可以看到“龙宫”表面凹凸不平,而且都是坚硬的石块。来源:JAXA、DLR[2]
这个结果对接下来计划亲自着陆采样的隼鸟2号来说也不是个好消息,因为这表明小行星“龙宫”表面可能压根就没有平坦又“松软”的地方——这不利于着陆采样
重头戏:着陆采样延期到明年1月后
进击的隼鸟2号里介绍过,9月10日,隼鸟2号进行了着陆采样第一次演习(TD1-R1),最低降到距离龙宫表面600米。之后,隼鸟2号原本计划于10月中旬完成着陆采样第二次演习(TD1-R2),并在10月底完成第一次着陆采样。这颗古老的小行星上还保存着45亿年前太阳系的原始信息,挖一点带回来研究,才是隼鸟2号此行最重要的使命。

图片:5.jpg


隼鸟2号着陆采样假想图。来源:JAXA
但按现在的情况,贸然着陆就不明智了,主要有两个问题[3]。
1、原本计划第一次着陆采样的区域L08和备选区域L07、M04里,现在进一步考察的结果发现只有一小块直径约20米的圆圈范围L08-B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),这对自主着陆的隼鸟2号来说范围实在是太窄了,准确着陆在这个安全范围里需要非常精确的控制能力,而原本的计划是需要有一个直径100米的区域才够安全着陆的。

图片:6.jpg


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。来源:JAXA、东大等[3]
2、想要控制探测器的高度,就需要实时记录探测器和小行星之间的距离,这是通过激光测距来完成的。也就是说探测器通过发射和接受激光信号,把信号的往返时间转化成距离。
之前释放MINERVA-II1和MASCOT都只降到了距离龙宫表面约50米高度,这个高度上的距离测量主要通过激光高度计LIDAR来完成。
但这想要降到更低,就需要切换到更精确的近距离激光测距仪LRF来控制高度,这项切换测试原本是打算在TD1-R1进行的,但因故没有完成,所以低于10米的控制精度还是没谱的
基于这些考虑,JAXA将计划改为:
?10月14日-15日:着陆采样第二次演习TD1-R1-A(以示和原本的TD1-R2区分开)
?10月24日-25日:着陆采样第三次演习TD1-R3
?11月下旬-12月 :合日期间(通讯中断)
* “合日”的意思是探测器(或者其他天体)运行到地球和太阳连线的延长线上,那么从地球看来就是刚好被太阳挡住的时候;相反的位置就是我们更熟悉的“冲”啦,比如今年的“火星大冲”。
隼鸟2号项目组会根据以上的进一步探测情况,利用合日的空隙重新制定着陆采样方案。
而第一次着陆采样延期到了2019年1月以后。
着陆采样第二次演习TD1-R1-A
10月14日-16日,着陆采样第二次演习TD1-R1-A顺利完成。主要任务有两个[4]:
1、成功降落到距离龙宫表面22.3米的史上最低高度处,并再次确认了候选着陆区的地形;
2、成功完成从从激光高度计LIDAR切换到近距离激光测距仪LRF的性能测试。
↓TD1-R1-A阶段隼鸟2号下降和上升的过程,在这一期间,隼鸟2号从最初的240米高,降到47米高,然后又升回370米高。

视频:https://v.qq.com/x/page/q1351tpyo5s.html


2018年10月15日、22:08-22:53(日本时间)ONC-W1相机连续拍摄的龙宫照片制作的视频。来源:JAXA、东大等 [5]
↓刷新了史上最低高度当然也就有了新的史上最高清龙宫照[6],睁大眼睛,这分辨率可是高达4.6毫米/像素哦!2-3厘米大的石块都清晰可见。同时这个分辨率已经打破了当年隼鸟号的最高清记录6毫米/像素。然而这么高清的照片依然显示:小行星“龙宫”表面只有大大小小的石块,没有沙土层(风化层)。

图片:7.jpg


2018年10月15日22:40(日本时间)距离龙宫表面42米处拍摄的照片。来源:JAXA、东大等 [6]
↓ 这次着陆演习也近距离确认了候选着陆区L08-B(红圈)的情况,确认了这个区域内确实没有大块石块,但周边有几处断崖一样的大块石块(红色箭头处)需要特别留意,如果隼鸟2号不能精确着陆在红圈区域内的话,就可能撞伤太阳能板。

图片:8.jpg


2018年10月15日22:45(日本时间)隼鸟2号拍摄的候选着陆区(红圈)情况。来源:JAXA、东大等 [5]
着陆采样第三次演习TD1-R3
10月24日-26日,着陆采样第三次演习TD1-R3顺利完成。主要任务有3个[7]:
1、利用近距离激光测距仪LRF进行探测器的低高度(25米高以下)控制测试
2、投下第一个标记球TM完成对标记球的跟踪
3、测试小型监控相机CAM-H的性能。
在不死鸟传奇——“隼鸟”家族的小行星之旅(下)里我们介绍过,隼鸟2号一共带了5个标记球,作用是协助探测器着陆

图片:9.jpg


带你的名字去小行星…嗯,日本也这么玩…来源:JAXA
探测器着陆之前会先释放一枚标记球,然后用闪光灯对标记球打光,反射着光的标记球会像一座“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。

图片:10.jpg


↓ 隼鸟2号释放标记球又回到20米悬停位置打光后拍摄的照片,圆圈中的小白点就是被照亮的标记球,旁边是隼鸟2号的影子。

图片:11.jpg


对TD1-R3的探测结果分析还在进行中。关于这次着陆演习,JAXA进行了非常详尽的直播介绍,长达3个小时…蒙酱打算下一篇详细讲讲~另外关于小型监控相机CAM-H也打算另开一篇介绍,所以这篇就先到这里啦~
至此,JAXA的隼鸟2号在明年第一次正式着陆采样之前的所有演习都圆满完成,之后的两个月也没有观测计划(合日期间),所有工作人员也终于可以松一口气,安心过个年了(日本的新年就是元旦)。
[invensys于2018-11-11 15:00编辑了帖子]
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