突破諸多技術障礙 日本成功登陸小行星

據報道，北京時間9月22日凌晨，日本“隼鳥二號”探測器向小行星“龍宮”釋放了兩個微型機器人“智慧女神-II1A”和“智慧女神-II1B”?！斑@是人類歷史上首次完全成功地實現表面探測器在小行星上登陸?！北本├砉ご髮W自動化學院副教授曾祥遠在接受科技日報記者采訪時表示。

日本為什么選擇“龍宮”這顆小行星？“‘龍宮’小行星編號為1999JU3，直徑約1公里，自轉周期約為7.6小時。” 曾祥遠告訴記者，“龍宮”為存在撞擊地球潛在威脅的小行星，與地球最近距離僅為10-4AU(AU為地球與太陽的平均距離)。“龍宮”在地球和火星之間的軌道上運行，被認為含有水和有機物，與約46億年前地球誕生時的狀態相近，極具研究價值。

此次探測器成功登陸“龍宮”，突破了哪些技術障礙？

“弱引力場是人類進行小行星探測的障礙之一?！痹檫h表示，“龍宮”表面的重力加速度約為地球的十萬分之一，其表面逃逸速度量級為cm/s，此時，傳統探測器如果在小行星表面遇到顛簸或者陡坡，極易彈跳或者翻車，甚至其速度直接超過逃逸速度，成為一顆圍繞小行星飛行的軌道器，因此探測月球、火星等的輪式探測車幾乎無法在小行星上使用。此外，月球、火星等行星表面多為巖石結構，還有較為平坦的區域，而“龍宮”這類的小行星往往由于風化原因，表面被沙石覆蓋，地形復雜，也不適合傳統的輪式探測車執行任務。

“此次成功著陸的兩個微型機器人均內置動量輪，以適應‘龍宮’表面的微弱引力和復雜地形。基于系統近似動量守恒，內置動量輪轉動時，微型機器人也會向相反的方向轉動，從而彈跳起來，每次彈跳時間約為15分鐘，以此實現探測器在小行星表面的移動，從而獲取相關實驗數據?！痹檫h進一步指出，微型機器人直徑約為18厘米，高度約7厘米，質量約為1.1千克，是“矮胖”型圓柱體，攜帶著相機、溫度計等設備，可以拍攝小行星表面照片并收集溫度等信息，配合后續將登陸的“智慧女神-II2”探測器攜帶的加速度計、磁強計以及紅外光譜儀等探測儀器，將獲得小行星的表面物質組成、地質分布、地形細節等信息。此外，“隼鳥二號”計劃總共進行3次采樣任務，其中2次采樣目標為“龍宮”表面物質，還有1次采樣任務與以往不同，為爆破采樣，即炸開地表，采集地表以下的物質，預計2020年采樣返回。

事實上，小行星探測領域仍面臨諸多難點。首先，表面探測器的彈跳軌跡控制難度大。小行星表面地形復雜，探測器在沙地和巖石上的彈跳軌跡不一，能否準確彈跳到人類感興趣的地點，仍是世界性難題。其次，多目標任務仍需優化設計。一次發射、探測多顆小行星這樣的多星交匯探測任務能夠大大節省航天成本、提高深空探測效率，然而該技術目前尚不成熟。此外，新型探測軌道也亟待開發。小行星的自旋周期較短，如果能夠利用太陽帆提供控制力，使得軌道器在人類感興趣的地點上空長時間懸停飛行，便可獲得傳統的繞飛形式無法探測到的科學數據。

日本成功登陸小行星“龍宮”掀起了深空探測的又一熱潮，那么人們為何如此熱衷探究小行星呢？“天文學界普遍認為，在太陽系形成早期，小行星就已經出現在浩瀚宇宙中了，因此小行星較為完整地保存了太陽系早期信息。”曾祥遠表示，目前人類開展深空探測，最關心的問題是太陽系如何演化形成諸多行星，行星如何促進前生物物質的形成，如含碳有機物、水等，最終如何衍化出生物和人類。小行星探測或將找到太陽系、行星甚至生命起源、演化的線索。