隼鸟2号10月进展：第三次采样演习顺利完成，第一次着陆采样延期到明年1月后

haibaraemily

2018 年度新知答主

上回说到，隼鸟2号已于9月21日成功向小行星“龙宫”释放巡视器MINERVA-II1，10月3日又成功释放着陆器MASCOT。（前情提要传送门：进击的隼鸟2号）

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？

而另一边，天上飞着的隼鸟2号也拍到了MASCOT分离的瞬间！

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。

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]。

（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。

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。

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。

↓ 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）。