日本东京大学地球与行星学系行星学家Seiji Sugi

来历我国科学报

现在，日本东京大学地球与行星学系行星学家Seiji Sugita十分繁忙。

“咱们要进行‘龙宫’碰击试验。太多作业要做了。”4月5日，刚刚完结隼鸟2号碰击试验紧迫操作使命的Sugita对没能及时回复《我国科学报》的采访邮件，再三标明歉意。

“现在试验成功完结了，我总算有时刻坐在电脑前答复你的问题了。”记者收到Sugita的邮件时已是东京的清晨。

当天，隼鸟2号向“龙宫”外表发射铜球，制作了一个碰击坑，为收集小行星地下岩石样本做准备。这是人类勘探器初次在小行星上制作碰击坑。

实际上，自从隼鸟2号成功跃“龙门”，参加“龙宫”勘探的科学家们就简直没有了空闲时刻。

3月20日，《科学》在线连发3篇论文，介绍了本次勘探使命的开端作用。研讨人员对该小行星的质量、巨细、密度、旋转和地质特点进行了剖析。作用显现，对“龙宫”的最佳描绘也许是它是一个多孔的“碎石堆”。

，研讨团队还发现了“龙宫”含水的依据。这颗小行星外表吸收的一些光波长与水分子以及含羟基物质吸收的光波长共同。因而，“龙宫”外表含水且水首要存在于含水矿藏中。

“‘龙宫’只要以含水矿藏方式存在的少数的水，并且巨石的光谱特性互相十分类似。这有力地标明，它的母星必定十分均匀。展开成这样一个母星需求均匀加热机制脱水。而C型小行星含水量或许也受该枯燥进程操控。”Sugita通知《我国科学报》。

小不点成大抢手

跟着贝努和“龙宫”作用的不断涌现，小行星——这个很多世界中的小不点，却成了人们探究的大抢手。

《天然》就将小行星勘探列为2018年值得等待的科学事情。

“小行星探究有助于寻觅生命和的来源依据，并获取具有潜在风险的小行星的物理参数和结构组成，评价小行星防护技能的作用作用，保证人类安全。”南京航空航天大学航天学院航天新技能试验室教授李爽在承受《我国科学报》采访时标明。

，李爽说到，小行星勘探使命周期长、使命挑战性强，能够推动深空勘探技能的展开，并且其间蕴藏丰厚的金属等矿藏资源，具有经济价值。

我国科学院国家地理台研讨员郑永春在承受媒体采访时曾标明，“小行星是太阳系中各大行星和卫星构成后的残留物，其前史简直与太阳系相同长。但因为体积比较小，本身没有演化，十分好地保留了太阳系构成前期的信息。”

因而，小行星研讨有助于人们了解太阳系的来源与进化，以及构成生命的原材料在世界中是怎么发生和改动的。不过，这需求对不同类型的小行星进行勘探。

现在，已有多个小行星使命取得了不俗的成果。

与世长辞的美国“拂晓”号小行星勘探器，2011年进入灶神星的轨迹，并于2015年抵达谷神星轨迹。它发回的有关灶神星和谷神星的观测图画和数据，关于了解太阳系的前史和演化至关重要。

2005年，隼鸟号在小行星“丝川”上着陆，2010年成功将样本带回地球。可是，隼鸟号因为毛病未能按原方案收集岩石，只收集到一些物质微粒。

此次，隼鸟2号测验收集岩石样本，以补偿之前的惋惜。

“碎石堆”的故事

“龙宫”直径只要约1千米，比“丝川”更原始，其自转周期约为7个半小时，比一般的小行星自转要慢。

李爽说到，“龙宫” 是富含挥发性物质和有机物的C型小行星，与大约46亿年前地球诞生时的状况邻近。因而，科学家期望经过剖析收集到的“龙宫”样本，了解太阳系构成以及内行星来源和演化，尤其是提醒生命的来源。

并且，“依据推动体系才能和燃料束缚，‘龙宫’是采样回来使命中的可达方针。”李爽弥补道。

Sugita也标明，“‘龙宫’是隼鸟2号能访问、取样，然后回到地球的仅有挑选。在近地轨迹上没有那么多C型小行星。走运的是，咱们找到了一个好的方针，能够对其进行采样回来使命。”

C型小行星被分红若干组。一种有富含铁的蛇纹石（富含碳的中发现的最丰厚的水合矿藏之一），另一种则不含。Sugita说到“咱们知道前者类似于一种特别类型的陨石，所以能够推断出这些小行星的化学成分。但后一组的确很奥秘，它们在主十分丰厚（简直占整个C型小行星的一半）。现在咱们有时机研讨这些集体，这关于了解有多少碳和水从主小行星带输送到地球是十分重要的。”

上一年7月，日本世界航空研讨开发组织发布了隼鸟2号拍摄到的相片，“龙宫”赤道邻近因为自转离心力而胀大，构成类似算盘珠或陀螺的形状。它的外表布满碎石，可见类似陨石坑的洼陷。这里有数百块直径超越8米的岩石，其间最大的岩石直径约130米。

而这次发布的剖析作用，描画了“龙宫”更明晰的概括。

在近“龙宫”轨迹上，隼鸟2号收集了很多数据，为研讨人员供给了有关其前史和现状的头绪，例如它的来源、采样着陆点、含水性等。这些细节反过来又使研讨人员能够更好地估量地球生命来源所必需的物质数量和类型。

在其间一篇论文中，日本世界航空研讨开发组织和行星研讨所的Sei-Ichiro Watanabe和搭档初次展现了对龙宫质量、形状和地形学所做的近间隔调查。研讨人员标明，该小行星的低密度和高度多孔的内部标明，它是松懈调集的一堆碎石，后者会在快速旋转期构成陀螺形状。

，研讨人员还发现了最适合该航天器收集样本的潜在着陆地址。“根据前期的评价作业，咱们在赤道山脊挑选了一个候选着陆地址，进行取样作业，以便样本包含‘龙宫’的进化头绪等。”Watanabe说。

枯燥的“有水”小行星

而此次最令人振奋的发现之一，莫过于找到“龙宫”的含水依据。

日本会津大学的Kohei Kitazato和搭档，用隼鸟2号上的近红外光谱仪（NIRS3）勘察了“龙宫”的外表组成。他们发现，在这颗暗黑色小行星的整个外表遍及着水合矿藏。

之前，研讨人员对“龙宫”外表所进行的望远镜剖析曾提示该小行星的含碳性质，，具体光谱数据的匮乏令确定性组成辨认变得困难。

在隼鸟2号挨近“龙宫”时，Kitazato团队收集了NIRS3光谱数据，这些检测数据的收集高度间隔该小行星外表近至1公里。剖析作用显现，所收集的这些光谱数据与已知的热力—及/或冲击—变形的含碳球粒陨石星最为类似。相关论文刊登于《科学》。

“咱们发现含羟基矿藏质是无处不在的。羟基特征的强度和低反照率与热蜕变和/或冲击蜕变的碳质球粒陨石类似。”Kitazato说，“羟基谱带方位改动不大，这与‘龙宫’是一个均匀碎石组成的物体相共同。”

结合来自从前两项研讨的作用以及对“龙宫”地质特征的调查，Sugita和搭档企图对“龙宫”的来源进行界定。

Sugita说“在收到第一批数据的几个月后，咱们已经有了一些发现。最首要的是水存在与否。‘龙宫’好像有水，但它比咱们预期的要枯燥得多，并且考虑到它十分年青（以小行星的规范），大约有1亿年的前史，这标明它的母星在很大程度上也缺水。”

Sugita团队以为，“龙宫”来自一颗直径几十公里的母小行星，很或许归于小行星科“波拉纳”或“欧拉利亚”。“它们都是主小行星带中的中型小行星（直径55公里和38公里）。”论文相同刊登于《科学》。

“最让咱们惊奇的发现是，‘龙宫’的母星很或许与贝努的母星相同。咱们知道这些小行星的轨迹参数是类似的，一些望远镜观测作用也是类似的。但许多地理观测标明，两者之间或许有很大的差异。但现在，‘龙宫’的性质好像与贝努十分类似。”Sugita通知《我国科学报》。

而重要的是，人们以为地球上全部的水，都来自部分小行星、悠远的彗星以及星云或尘土云。小行星带中枯燥小行星的存在将改动用来描绘前期太阳系化学成分的模型。

“生命。”Sugita解释道，“这对寻觅生命有意义。天空中有不可胜数的星体，咱们寻觅地球之外的生命需求方向。新发现能够完善模型，协助缩小寻觅规模。”

而这全部，都来自于发明了前史的隼鸟2号使命。

不能忘却的星期三

“地上轰动。我的心怦怦直跳。时钟计数3、2、1……”Sugita回想道，“我从来没有感到如此振奋和严重，这不仅仅是一个科学试验，这是我一生作业的高峰，也是整个团队的期望和愿望。”

2014年12月3日星期三，一枚50多米高、300多吨重的橙色和白色火箭从日本鹿儿岛县种子岛世界中心发射升空，成功地将隼鸟2号送入太空。

研讨人员精心计算了隼鸟2号轨迹，以便其加快速度，抵达火星和木星之间小行星带的目的地。

2018年6月27日，相同是一个星期三，隼鸟2号顺畅抵达“龙宫”上空20千米处的预订观测点，此刻它间隔地球约3亿千米。

2019年2月21日下午，隼鸟2号开端履行下降指令，从待机点慢慢下降。勘探器在悄悄着陆时，将一颗弹丸射向“龙宫”外表。因为“龙宫”的引力极小，隼鸟2号冲击其外表后，一些物质会飞散到空中，所以沙子、卵石和岩石碎片被收入一个取样器。

之后，隼鸟2号又升空到间隔“龙宫”外表约20千米处待机。

就在脱离地球1542天后，隼鸟2号总算在2月22日初次时间短登陆“龙宫”，完结预订使命。

Sugita以为，跟着隼鸟2号持续探究这个岩石街坊，研讨人员将逐步拼凑出它的前史，这也将与地球的前史交错在一起。

你好，岩石街坊

隼鸟2号并不孤寂。2016年，美国宇航局（NASA）发射OSIRIS-Rex勘探器飞往贝努，2018年12月3日，OSIRIS-Rex抵达目的地。

研讨作用显现，贝努外表极不平整，与此前料想大不相同，并且外表有粒子羽流喷出。

“贝努是地球的潜在风险小行星，提早进行采样研讨可为后期采纳预防措施供给有用支撑。一起，科学家猜想贝努或许存在有机化合物、含水矿藏等，科学研讨价值严重。”李爽说。

NASA以为，在2175年至2199年之间，贝努碰击地球的或许性为2700分之一。

无论怎么，访问这些岩石街坊并不简略。“小行星勘探的困难首要来历于其巨大的数量、差异巨大的轨迹和特别的动力学环境。”李爽通知记者，“怎么从很多小行星中挑选适宜的方针是小行星勘探首要需求考虑的问题。”

并且，与大行星简直都是散布在黄道面的近圆轨迹不同，小行星的轨迹差异较大，存在异面、大偏心率等状况，极大地增加了勘探使命的能耗。怎么使用引力辅佐、电推动等技能完成低成本快速搬运是现在小行星勘探的难点之一。

小行星因为体积较小、质量轻、形状不规则，构成了不规则的弱引力场，并且关于多星体系，引力场的复杂度将进一步提高。“针对小行星特别动力学环境下的使命轨迹规划和附着采样技能，也是现在小行星勘探技能的困难点和研讨热门。”李爽说。

2012年，我国“嫦娥2号”勘探器在拓宽使命中，成功对近地小行星——图塔蒂斯进行飞越勘探，初次获得了该小行星的近间隔高分辨率光学图画。

“我国未来的小行星勘探方案现在处于规划证明阶段。我国方案在2030年前施行火星勘探、小行星、木星勘探等4次深空勘探使命，估计2020年初次发射火星勘探器，施行火星盘绕着陆巡视勘探。后续还方案展开火星采样回来、小行星勘探、木星系及行星穿越勘探等使命。”李爽说。

据悉，清华大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学和北京理工大学等单位对小行星勘探所触及的动力学与操控问题展开了研讨，首要包含小行星方针挑选和搬运段轨迹优化规划；小行星勘探自主导航、制导与操控；小行星不规则弱引力场中的动力学与操控等。

“多亏了隼鸟2号和OSIRIS-R

ex等使命，咱们总算能够了解这两颗小行星是怎么构成的问题。”Sugita说，“贝努和‘龙宫’或许是兄弟姐妹，但却表现出一些惊人的不同特征，这意味着必定有许多令人振奋和奥秘的地理进程有待咱们探究。”

跟着人工碰击试验的成功，Sugita等人将在未来几周内探究此次发明的碰击坑。按方案，隼鸟2号将于下月在碰击坑中着陆并收集小行星地下岩石样本。“这将有助于咱们了解‘龙宫’的地下结构。”Sugita说。