日本隼鳥 2 號探測器技術水平如何?

共同社:日本「隼鳥2號」小行星探測器升空(組圖)_網易新聞中心


和中國類似:揚長避短。

小行星探測和採樣返回目前是日本航天最擅長的部分,不可否認有運氣成分,但運氣的背後是實力。日本有長達30年左右的深空探測歷史並具有採樣返回的專長。

1999JU_{3} 小行星屬於C型近地小行星,近日點0.96AU,遠日點1.42AU(1AU是日地平均距離),黃道傾角5.88度,可行性比較高,代價比較小

接下來討論隼鳥2號飛船,隼鳥2號很多技術沿用了隼鳥號,已驗證的技術更具有可靠性。
動力方面,不同於隼鳥號採用化學推進和電推進兩種方式來互補目前水平的劣勢(化學推進推力大但作用時間有限,電推進推力小但作用時間長),隼鳥2號採用4台電推進發動機Ion Engine,大約只需要化學燃料推進的1/10的耗電量。

從圖中所示,有四個天線,X波段高中低和Ka波段高增益天線,中低增益天線都是備份用的,其中X波段是專供深空探測的波段,而Ka波段可以提供更高的帶寬;

從圖中所示,有四個天線,X波段高中低和Ka波段高增益天線,中低增益天線都是備份用的,其中X波段是專供深空探測的波段,而Ka波段可以提供更高的帶寬;
測星器Star Trackers和廣角光學導航相機Optical Navigation Camera-Wide也是慣用的星際導航定位的設備;
激光高度計Laser Altimeter協助採樣器Sampler Horn判定是否已經接觸星體;
近紅外分光計Near Infrared Spectrometer通過探測小行星的紅外輻射得出小行星表面環境的一些數據,用以分析小行星的物質構成,隼鳥2號也攜帶有紅外熱成像儀(下圖的Thermal Infrared Imager),兩者在隼鳥2號繞行時工作;
分離攝像機Deployable Camera協助返回艙Reentry Capsule與主體分離;


5個著陸標記Target Markers,用於在接觸採樣及著陸前釋放到小行星表面作為標記;
撞擊器SCI,重2kg,將以2km/s的速度撞擊小行星用於分析更內層的物質,為了便於和小行星的物質進行區別,撞擊器採用高純銅;
RCS 噴嘴Thrust,探測器姿態調整用;
微型著陸車MINERVA-II,自帶太陽能電池,利用小行星的微重力和自身的輕巧來在小行星表面運動和拍攝;
德法研製的著陸器MASCOT,設計壽命16小時(兩個1999JU_{3} 天)攜帶有四台設備:磁力計,廣角攝像機,紅外顯微鏡,輻射計;

這次主要的任務和時間是2018-2019年間實現釋放著陸車,多次接觸式採樣和釋放撞擊期,於大約2020.12左右返回地球

這次飛行有幾大關鍵技術:
1.著陸採樣,更準確的說是懸停採樣,由於小行星的重力十分微弱,進行接觸式採樣的難度不小;


2.飛越採樣系統,飛行抵近小行星時依然在外部空間收集可能存在的小行星周邊物質,隼鳥2號在捕捉面板上採用雙層0.01g/mL的氣凝膠;
3.樣品保存,污染控制,樣品保存裝置總計小於500g,隼鳥2號採用鋁真空罐閂和彈簧雙重封印和填充惰性氣體的介面;

Ref.
1.JAXA | Asteroid Explorer "Hayabusa2"
2.nasa.gov 的頁面
3.DLR - Institute of Space Systems


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