JAXA隼鸟2号将于2月开展第一次着陆采样
2018年11月23-12月29日，日本JAXA的隼鸟2号小行星探测器进入合日阶段。在这一个多月里，由于隼鸟2号几乎完全被太阳挡住（更严格地说是地球-探测器-太阳之间的夹角过小），信号会被来自太阳的等离子体严重干扰，所以JAXA停止了隼鸟2号的主要探测工作。
地球、太阳、龙宫（即隼鸟2号）在合日的一个多月里的相对位置关系和变化。来源：JAXA[1,2]
自从2018年6月27日顺利抵达小行星“龙宫”之后，隼鸟2号除了少数观测阶段需要降到距离龙宫更近的地方之外，其他时候始终保持在距离龙宫表面上空20公里的悬停位置与龙宫伴飞，这个位置称为home position。但为了应对长达一个多月的合日，尽量与地球保持联络，隼鸟2号选择离开悬停位置，飞到距离龙宫更远的地方。这一阶段的过渡轨道称为“合日轨道”，具体的路径是基于对太阳潮汐力、太阳光压、龙宫的重力等多方面因素考量决定的。
隼鸟2号的合日轨道和轨道调整安排。来源：JAXA[1,2]
整个合日轨道期间有这么几个的轨道调整阶段：
COI（进入合日轨道）→ TCM1（第一次轨道修正）→ 最远时距离龙宫表面约110公里 → TCM2（第二次轨道修正）→ HPR（回到悬停位置）
合日轨道期间每个阶段的速度调整量△v。来源：JAXA[1,2]
当然，上面那张是平面的俯视视角，实际的三维轨迹是一个类似漏斗的路径，你们体会一下…
隼鸟2号合日期间的轨道。来源：JAXA[3]
2018年12月29日，隼鸟2号顺利结束合日轨道，回到距离龙宫上空20公里的悬停位置，这标志着隼鸟2号2019年的重头戏——三次着陆采样即将开始。
1月初，隼鸟2号项目组正式宣布，第一次着陆采样（TD1）将于2月18日那周进行，如果没有成功，将在备选的3月4日那周再次尝试采样。
不投下新的标记球
在隼鸟2号：第三次采样演习顺利完成，第一次着陆采样要延期了里我们提到过，在2018年10月24日-26日期间的第三次采样演习（TD1-R3）里，隼鸟2号完成的最重要的任务之一就是投下了第一个标记球（TM）并完成对标记球的跟踪。
隼鸟2号一共带了5个标记球，作用是协助探测器着陆。第三次采样演习（TD1-R3）中投下的标记球是B号球。
带你的名字去小行星…嗯，日本也这么玩…来源：JAXA[4]
探测器着陆之前会用闪光灯对已经释放的标记球打光，反射着光的标记球就会像一座“小型灯塔”一样为探测器指路，探测器由此可以得知自己的位置的变化，尤其是水平方向的位置变化。
第三次采样演习TD1-R3中释放标记球并追踪的过程，点击查看大图。来源：JAXA[4]
因为之前投下的标记球距离预定着陆点较近，再投下一枚标记球的话，两盏灯塔同时亮着可能会对探测器的自主着陆和位置判断产生干扰，所以隼鸟2号项目组最终决定不投下新的标记球，继续使用之前已经投下的TM-B标记球来辅助接下来的第一次着陆采样。
第三次采样演习TD1-R3中已经投下的标记球。来源：JAXA、东大等[3]
在哪里着陆采样？二个候选区
在进击的隼鸟2号里我们说过，隼鸟2号最初选择的第一次着陆采样点位于L08区域（备选点位于L07和M04）
选定的着陆点位置，其中L和M分别表示低纬度和中纬度。小行星“龙宫”的直径只有约900米，所以正方形框的边长只有约100米。来源：JAXA、东京大学等[5]
经过第一次采样演习（TD1-R1）考察，又进一步缩小到一小块直径约20米的圆圈范围L08-B，因为遍布石块的龙宫上只有这个区域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）。
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[6]
而根据1月发布会公布的最新进展[1, 2]，隼鸟2号项目组目前把第一次着陆采样点进一步锁定在了L08-B1和L08-E1两个区域之中，这两个区域都相对较平坦，也没有特别大的石块，总体来说都是允许安全着陆的。
白圈是L08-B，红框和绿框是这次二选一的L08-B1和L08-E1区域，TM是之前投放的标记球所在的位置，左下对应隼鸟2号的大小比例，大型石块也都标出了。来源：JAXA[1]
这两个区域的优缺点一目了然：
- L08-B1区域更宽阔，最窄的地方有12米（隼鸟2号太阳能板展开后宽6米），但略有一些60厘米左右的石块，考虑到隼鸟2号的采样杆只有1米长，这么大的石块依然是顺利采样的隐患，而且这里离标记球TM略远了一点；
- L08-E1区域要窄一些，最窄的地方只有6米，但距离标记球TM更近，而且更平坦，石块都在60厘米以下，对采样更有利。至于只有6米的宽度对隼鸟2号来说是不是太窄了一点，隼鸟2号项目组也表示不是问题…因为他们有信心让隼鸟2号的着陆位置精度在1米范围内（距离地球3.5亿公里外的一个探测器在一颗直径约900米的小行星上，着陆位置精度可以达到1米以内…腻害腻害），而且采样杆就有1米长，这意味着隼鸟2号的太阳能板不会完全接触地面，而是会和地面保持至少1米多的距离，所以只要没有特别大的石块，其实并不会妨碍着陆采样。
两个备选着陆区的地形图，越红表示地势越高，越蓝表示地势越低。来源：JAXA[1]
隼鸟2号将在2019年里完成三次着陆采样，并最终将来自龙宫的“宝箱”带回地球。
一点后记
写这篇的时候查看了隼鸟2号的工作日记，突然看到这么一段，简直太美了：
“地球上是白天的地方，就会开始追踪隼鸟2号，宛如谷川俊太郎的诗句《早晨的接力》里所说的：
我们都在进行一场早晨的接力，跨越经度和纬度，交替着，共同守护着天上的探测器（原诗是“地球”）”。
来源：JAXA[8]
这段其实说的是在对小行星“龙宫”的观测期间，地球上有3个深空网点会与隼鸟2号保持通讯，分别是：
位于日本的臼田宇宙空间观测所（JAXA）、
位于西班牙的马德里深空通信中心（NASA）
位于美国加州附近的Goldstone深空通信中心（NASA）。
需要3个位于不同地方的点，是因为随着地球的自转，地球上某个固定的点不可能永远面向隼鸟2号（或者说“龙宫”），所以必须有几个点才能保证任何时候都可以与探测器保持通讯。实际上，刚好是地球上是白天（面向太阳的那面）的地方就能和隼鸟2号通讯，地球上是夜晚的地方就不能通讯，所以几个深空点在各自处于白天的时候交替工作，就像是地球上的我们在进行一场接力赛。
以2018年9月19日隼鸟2号释放巡视器MINERVA-II1为例：
日本时间早上9点，臼田（Usuda）观测所开始与隼鸟2号建立通讯→8个小时后，换成马德里（Madrid）深空通讯中心→又8个小时后，换成Goldstone深空站→8个小时后，再次换回臼田观测所▼
来源：JAXA[9]
于是我又去找了一下完整的原诗，目前国内出版的《三万年前的星空》（田原译）里有收录，不过译文个人不太满意，自己简单翻译一下吧：
当堪察加半岛的少年梦到长颈鹿的时候，
莫斯科的少女正在清晨的薄雾里等巴士，
当纽约的小女孩在被窝里微笑着翻了个身的时候，
罗马的小男孩面对被朝阳染色的柱顶眨了眨眼。
在我们的地球上啊，
时时刻刻都有地方正在开始新的一天，
宛如我们每个人都在参与一场早晨的接力，
跨越经度和纬度，
交替着，共同守护着我们的地球。
听！如果你在睡前竖起耳朵，
可以听到远方的闹钟正在响起呢…
那正是你刚刚送走的一天，
被另一个人接收了的证据呀！
本文授权首发于、「果壳］（Guokr42）
关于作者
灰原哀博士（haibaraemily），从事行星科学研究，
知乎、微博、果壳：@haibaraemily
参考
[1] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/enjoy/material/press/Hayabusa2_Press20190108_ver4.pdf
[2] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/enjoy/material/press/Hayabusa2_Press20190108_ver4_en3.pdf
[3] http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/hayabusa2-conjunction.html
[4] JAXA | TD1-R3運用スケジュール
http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20181024_TD1-R3_Schedule/
[5] 着地候補地点の決定！
http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180829/index.html
[6] JAXA | タッチダウン運用のスケジュール変更について
http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20181014_TD/
[7] http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/hayabusa2-updates-sample-collection.html
[8] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/news/status/
[9] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/en/topics/20180920e/
