那只邂逅小行星的“鸟”即将返航

隼鸟2号离开地球与其收集舱返回地面的艺术创作画。图片来源：JAXA

日本的隼鸟2号航天器马上就要回家了，隼鸟2号航天器去年从小行星“龙宫”（Ryugu）上收集了样本，现在并将它们送回距离地球只有数月之遥了。组成这些样本的物质可以追溯到46亿年前太阳系形成初期。这些样本可以提供有关天体形成和地球生命启示的新见解。但是，在此之前，如何将隼鸟2号上搭载的珍贵样本从恶劣的太空真空中安全地送达到科学家手上还需要解决。

日本航空航天局（JAXA）与澳大利亚航天局共同宣布了隼鸟2号上样本将于2020年12月6日降落，预计的降落地点为南澳大利亚州的122,000平方公里，被称为Woomera Range Complex的内陆区域。澳大利亚航天局代理副局长Karl Rodrigues说：“Woomera是一个非常偏远的地区，这片区域非常适合安全地管理和作为这种特殊的飞船和太空舱的降落场。”

隼鸟2号的前身，隼鸟号上搭载的装有从丝川小行星（小行星25143）上采集的百万分之一克尘埃的太空舱也在2010年在Woommera着陆场着陆。此次飞行的原计划会采集更多样本，但因为在深空中发生的多次意外而受阻。隼鸟2号从小行星“龙宫”中采集的样本规模应该会更加可观，此次任务计划将会采集1克的样本。日本航空航天局并非唯一一个为样本返回而苦苦挣扎的航天机构，2004年，美国国家航空航天局的起源号探测器的太阳离子回收舱也在返回时遇到了一些问题，其样本舱在降落伞未能成功展开的情况下重重地摔进了犹他州的沙漠。美国太空总署的装载有从怀尔德2号彗星彗尾中采集的样本的星尘太空舱则在2006年的安全着陆时表现更好。

图片来源：维基百科

隼鸟2号的设计与其前身相似，隼鸟2号探测器于2014年发射，于2018年6月到达“龙宫”小行星。在2019年2月，探测器降落到了小行星的地表并向地表发射了一个小型弹丸来试图采集样本（在太空舱返回地球之前没有办法得知此次任务是否成功采集到所需要的样本）。2019年4月，航天器在远处向“龙宫”发射了一个装机器，形成了一个小的撞击坑。然后探测器于2019年7月再次俯冲下来并抓住了因为撞击而喷射出的样本。去年11月，隼鸟2号终于离开了小行星轨道，开启了为期一年的回家之旅。

图片来源：维基百科

当隼鸟2号于12月飞跃地球时，样本舱将会从航天器中脱离，经过在大气层中剧烈的颠簸后，安全的开伞并返回地面。但隼鸟2号将返回太空，继续执行对两个额外的小行星探测的拓展任务。地面上，大约由10名日本航空航天局的科学家组成的小组将等候样本舱的到来。他们将依靠无线电信标以及无人机提供的侦察来定位其精准的着陆点。科学家们的目标将是在降落后的100小时内找到样本舱。隼鸟2号团队的副经理Satoru
Nakazawa表示：“我们也许能够更快地找到它。“例如在隼鸟2号着陆后24小时之内，”但是考虑到可能发生的意外，寻回过程可能会花费更多时间。“

一旦样本舱被找到之后，它将被送到Woomera附近的一个名为“快速检查设施“的建筑中。对采集回来的样本的研究大部分将在日本东京都相模原市的外星样本处理中心（ESCuC）进行。但是在此之前，在澳大利亚也会进行对该样本的一些初步分析。通过样本舱上的一个微小的观察孔，研究团队将会先确认样本舱中是否由可供研究的样本，小行星上每个着陆点会各有一个相对应的样本容器。然后，科学家们将会把任何挥发性气体（例如水蒸气）给吸走，以确保这些样本中的一些成分不会因为暴露于地球大气中而变质。隼鸟2号的样本分析团队负责人Shogo
Tachibana说：”在不打开容器的情况下，我们可以把容器内部的任何挥发物取出，并且将这些挥发物放入储气罐中进行快速分析。“

在这项初步分析之后，日本航空航天局将在样本舱返回地球一天后将样本送往外星样本处理中心。在此设施的洁净室中，样本舱将被首次打开。其中一部分的样本将被立刻提取出来并且存储以供以后用更加先进的设备研究。（阿波罗任务中取得的月球样品也进行了类似的操作，直到今日，这些样本仍在逐步打开。）其余的样品将被转移到装有纯净惰性氮气的室内。Tachibana说：“将对所有样本进行处理，拍照，称重，并进行无损光谱观测，以备进一步分析。”

日本航空航天局的科学家将有大约一年的时间对样本进行初步研究（任务的早期结果表明，“龙宫”尽管是由古老的材料构成，但是其可能只在一千万年前才形成了目前的形状）。这项工作完成后，根据可分发的样本数量，部分取回的样本将被送往国际合作的研究机构进行进一步的检测。该过程可能会与美国宇航局的小行星样本取回任务，OSIRIS-Rex，达成交换协议，该任务计划于2023年从小行星“贝努”（小行星101955）返回地球。OSIRIS-REx项目科学家，美国宇航局戈达德太空飞行中心的Jason
Dworkin说道：“我们取得的样本中会有0.5%被送到日本以取得隼鸟2号采集的样本。“

然而，隼鸟2号将成为万众瞩目的首个探测器。而且，如果一切按照计划进行，此次任务将会使人们对于早期的太阳系有更进一步的印象，甚至可能在地球上找到人类自己的起点。科学家们将在其样本中搜索水合矿物质，有机物质和其他生物学基础的迹象。英国曼彻斯特大学的行星科学家Rhian
Jones说：“从根本上说，我们对生命的起源非常感兴趣。“这位科学家希望自己研究一些隼鸟2号带回来的”纪念品“。“从这样的小行星上取回样本是研究的非常重要的一部分”，他补充道。

作者：Jonathan O'Callaghan，是一位设计商业航天，太空探索，天体物理学和其他广泛科学领域的自由撰稿人。

翻译：李晟恺

校准：潘燕婷

引进来源：科学美国人

引进链接：https://www.scientificamerican.com/article/japan-prepares-for-hayabusa2s-daring-return-to-earth/