进击的隼鸟2号

继十几天前刚刚成功释放巡视器MINERVA-II1之后，JAXA隼鸟2号探测器又于今天（2018年10月3日）再次成功向小行星“龙宫”释放着陆器MASCOT。

虽然才刚刚抵达小行星“龙宫”三个月出头，但隼鸟2号探测器已经迅速完成了进度条1/3，而且总体来说异常顺利：

• 2018年6月27日，隼鸟2号探测器抵达小行星“龙宫”上空20 km的预定位置；

• 7月底-8月初完成第一次地形和摄影测量；

• 8月初完成重力测量；

• 8月中旬完成第一次着陆选址；

• 9月12日完成第一次着陆采样演习；

• 9月21日成功释放巡视器MINERVA-II1，顺利着陆，传回照片；

• 10月3日成功释放着陆器MASCOT，顺利着陆，传回照片。

简直一扫当年隼鸟号的坎坷阴霾好么！

下面详细说说…上个月太忙了没有来得及写MINERVA-II1的着陆，这次连着一起写了就…太长了…

 前期考察

7-8月，隼鸟2号几次降低高度，对小行星“龙宫”展开了地形摄影和重力测量，目的是为第一次投下巡视器和着陆器，以及第一次着陆采样寻找安全又有研究价值的地点。（这一部分的详情参考JAXA隼鸟2号 | 7月进展）

↓降到“龙宫”上空6公里处的地形测量阶段拍摄的照片，可以清楚看到赤道区域的大型撞击坑和”龙宫“表面的石块。

2018年7月20日隼鸟2号拍摄的照片。来源：JAXA、东京大学、高知大学、立教大学、名古屋大学、千叶工大、明治大学、会津大学、产业技术综合研究所[1]

↓降到“龙宫”上空约1公里处的重力测量阶段拍摄的照片。

2018年8月7日隼鸟2号拍摄的照片。来源：JAXA、东京大学等[2]

经过这一阶段的调查，隼鸟2号差不多把“龙宫”的各个角落都调研了个遍。比如，标定了龙宫表面所有8-10米以上的石块的位置，这些都是着陆器需要避开的“雷”。

绿色点是“龙宫”表面8-10米以上石块的位置。来源：近畿大学、JAXA等[3]

 着陆点选定

隼鸟2号带了三个巡视器（MINERVA-II1 ROVER 1A、ROVER 1B和MINERVA-II2 ROVER 2）和一个着陆器（MASCOT）…计划在10月初之前把巡视器MINERVA-II1和着陆器MASCOT都丢下去。

隼鸟2号携带的着陆器（左）和巡视器（右）。来源：JAXA

基于7-8月的前期考察，8月17日，JAXA召开着陆选址会议，迅速选定了着陆点。选址主要根据以下几个方面来考量：

1）纬度不能太高，只能在赤道附近；

2）100米的区域范围内保持地势平坦；

3）不能有大型石块；

4）温度97摄氏度以下（不然仪器无法 正常工作）。

最终选定的着陆点分别是：

　 巡视器MINERVA-II-1 ：N6

　 着陆器MASCOT　     ：MA-9

　 第一次着陆采样         ：L08（备选点：L07、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。别忘了小行星“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[3]

↓三处着陆点在未投影的照片中的位置

距离龙宫表面6公里处的光学航法相机拍摄的照片中三处着陆点的位置。来源：JAXA、东京大学等[4]

等等，这怎么和我们之前看的“龙宫”全身照是反的啊？！蒙酱在这篇隼鸟2号探测器即将揭开的小行星“龙宫”的真面目介绍过，因为小行星“龙宫”是逆行自转的（也就是自东向西自转），所以“龙宫”上的南北和地球这样的顺行自转天体是相反的，但“龙宫”的全球地图上还是按照上北下南来展现的。

图：“龙宫”上的方向。来源：JAXA

 第一次着陆采样演习

9月10日，隼鸟2号开始降落，开始第一次着陆采样演习（TD1-R1）。

然而到了12日12时（日本时间）左右，隼鸟2号并没能降低到预定高度，而是只降到了距离龙宫表面600米左右时就自动中止并返回了。

隼鸟2号项目组推测，可能的原因是“龙宫”表面太暗了，以至于用于检测探测器到小行星表面距离的激光高度计（LIDAR）无法进行测量导致的[5]。

不过，隼鸟2号还是拍摄了距离龙宫表面600多米时龙宫的样子…而且，还第一次拍到了自己投在龙宫表面的影子！

虽然这完全是意料之中的事：随着探测器不断靠近小行星表面，会越来越清楚地看到影子随之移动。

（左）2018年9月12日12:40左右（日本时间）隼鸟2号距离“龙宫”表面约635米时ONC-W1相机拍摄的“龙宫”，红圈中绿色箭头标注的黑点就是隼鸟2号投在“龙宫”表面的影子；（右）探测器始终位于地球和“龙宫”的连线上，随着探测器不断靠近龙宫，探测器影子的移动也会变得越来越清晰 。来源：JAXA[6] 

↓当年隼鸟号接近小行星“丝川”时也拍到过自己的影子。

隼鸟号接近小行星“丝川”表面MUSES-C区域时时拍到的自己的影子。来源：JAXA[7]

自此，人们已经开始期待隼鸟2号下次接近“龙宫”时再次拍到自己的影子了！

12日晚些时候，隼鸟2号回到距离“龙宫”20公里的停留高度，等待下一次行动。

 巡视器MINERVA-II1：夙愿得偿，“龙宫”徜徉

不死鸟传奇——“隼鸟”家族的小行星之旅（上）里我们说过，隼鸟号曾携带一枚约1斤重的迷你着陆器Minerva，但Minerva着陆失败了。

隼鸟号（也叫MUSES-C）携带的卫星着陆器Minerva。来源：JAXA

而现在的Minerva-II1长啥样？基本就是改进版的Minerva。Minerva-II1由两枚直径18厘米，高7厘米的“滚轮”形巡视器Rover-1A和1B组成，每个1.1公斤，由JAXA和多个大学及机构共同研制。

Minerva-II1的两个巡视器Rover-1A和1B。来源：JAXA[8] 

Minerva-II的滚轮周边一圈是太阳能板，能自主供电，让巡视器可以主动从小行星表面弹起然后落到新的地方；而周边的棘刺一样伸出来的探针则是可以测量温度的“触角”——温度传感器，可以在跳跃翻滚的同时测量“龙宫”表面的温度，同时也能帮助巡视器从滚动状态稳定下来。相机当然也是带了的，0距离接触怎么能不多拍点高清照片？Rover-1A带了4台相机，1B带了3台相机，可以在“龙宫”表面拍摄彩色立体照片。此外，两台巡视器上还都带了光传感器、加速度计、陀螺仪等仪器。

所谓“巡视器”，当然是能一边移动一边探测的，就像玉兔号月球车和好奇号火星车那样。只不过，因为小行星“龙宫”实在是太小了，表面重力极其微弱，我们熟悉的那种带轮子的小车反而移动不便。

因此当年隼鸟号的Minerva和现在隼鸟2号的Minerva-II都采用了这种“滚轮”式形态，每一次跳跃移动时最长可以在空中停留15分钟，水平方向最大可以移动15厘米左右[8] 。

（左）好奇号，来源：NASA；（右）Minerva-II1-1A（远处）和Minerva-II1-1B（近处），来源：JAXA[8] 

作为Minerva继任的Minerva-II，不仅代表它自己，也承载着人们寄托在身Minerva上的夙愿。因此Minerva-II1的命运将会如何，是一个牵动人心的悬念。

9月21日13:06（日本时间），隼鸟2号从20公里高的停留高度降落到距离龙宫表面50-55米近的高度后释放两台巡视器，不久后隼鸟2号开始上升，直至回到20公里处[9] 。

13年前的场景正在重现！

时光切回到2005年11月12日，隼鸟号本想下降到了距离小行星“丝川”表面44米的地方释放着陆器，然而由于指令没有及时传达，隼鸟号过早释放了Minerva。

结果就是释放时的Minerva距离“丝川”地表太高，而“丝川”自身的引力又非常小，最终Minerva逃逸到了太空，着陆失败。

而这一次，隼鸟2号扬眉吐气了。释放后不久，项目组就确认两台巡视器顺利着陆，而且还传回了照片。

这是世界上第一个顺利着陆在小行星上的巡视器，也是第一个从小行星表面成功拍摄照片并传回数据的探测器。

由于一开始两台巡视器都在滚动和跳跃状态，所以传回的照片格外有“艺术感”[10] 。

↓9月21日13:08(日本时间），刚分离不久的Rover-1A在滚动中拍摄的隼鸟2号（右上）和“龙宫”表面（左下）

↓9月22日11:44(日本时间）Rover-1A在跳跃中拍摄的“龙宫”表面，右侧白色的是太阳光

别看照片糊成这样，可把隼鸟2号项目组的科学家们开心坏了。他们纷纷不吝赞美之词给予这些“大片儿”高度评价：

把隼鸟2号探测器拍得多清楚，蓝色的太阳能板都能看出来！

你看，跳跃中拍的照片真是动感十足！

（emmm好的好的，自己的孩子怎么看都好我们已经知道了…）

这些科学家们也确实有理由欣喜若狂，因为这意味着许多当初为隼鸟号设计的探测技术，直到隼鸟2号终于证实了可行性。（家祭无忘告乃翁啊有木有！）

另一方面，别忘了为了释放巡视器，这也是隼鸟2号飞的最低的一次：距离“龙宫”表面最近只有50米！所以，这也是隼鸟2号近距离拍摄“龙宫”表面的大好机会。

不久，JAXA就公布了隼鸟2号的相机在释放着陆器阶段拍摄的高清照片[11] 。

↓ 9月21日9月21日13:04(日本时间），隼鸟2号距离“龙宫”表面64米处连续拍摄的“龙宫”高清照，这也是“龙宫”目前为止最高分辨率的一张照片。

↓ 拍摄的区域是红色箭头所指的黄框中的范围，而且…果然隼鸟2号再次拍到自己的影子！

emmm…距离64米的隼鸟2号拍的照片比表面的两台Minerva-II1拍的清楚啊有木有？！

手不抖比离得近更重要啊有木有…再贵的相机也一样！

不过，略加休整之后的Minerva-II1传回的照片已经清楚多了[12] 。

↓ Rover-1B在9月23日跳跃之前（左）和落地之后（右）拍摄的照片，确实有种“龙宫徜徉”的感觉

↓ Rover-1A在9月23日拍摄的“龙宫”照片里还拍到了自己的影子，天线和探针清晰可见

↓Rover-1B在9月23日10:34-11:48拍摄的15帧照片还制成了这个短视频，应该算是第一部在小行星上拍摄的视频了吧23333

 着陆器MASCOT：争分夺秒，时不我待

不同于小巧的“滚轮”一般的Minerva-II1，德国宇航中心（DLR）和法国宇航局（CNES）共同研制的着陆器MASCOT则是个中规中矩的“大方盒子”：重约9.8公斤，大小约27.5×29.0×19.5厘米。

MASCOT一共携带了四个科学仪器：

• 宽角相机MASCAM：用于拍摄“龙宫”表面不同波段的照片

• 分光显微仪MicrOmega：用于探测“龙宫”表面的矿物成分和性质

• 热辐射仪MARA：用于探测“龙宫”表面的温度；

• 磁力计MASMAG：用于探测“龙宫”的磁场。

MASCOT的外观和携带的科学仪器。来源：JAXA

此外，MASCOT还配备了用于导航定位的GNC传感器，而且虽然是着陆器，但MASCOT也可以完成一定程度的滚动和跳跃，主要目的是为了调整观测角度，让顶端天线那面朝上。不过，不同于可以多次主动弹跳移动的Minerva-II1，MASCOT只能自主弹跳移动一次。

10月2日，隼鸟2号开始下降，并在今天（10月3日）降落到距离龙宫表面约51米近的高度后（北京时间10时左右）释放MASCOT，不久后隼鸟2号再次上升，不过这次，隼鸟2号并不会直接一口气上升到20公里处，而是会在“龙宫”上空2.5公里处悬停一段时间（下图中的hovering段）。

MASCOT着陆安排。来源：JAXA[13]

北京时间今天上午11:18，JAXA确认与MASCOT建立通讯；

北京时间13:40左右，DLR确认MASCOT已顺利着陆小行星；

北京时间14:47，JAXA确认隼鸟2号已如期进入悬停阶段；

北京时间16:00左右，MASCOT的推特上传了MASCOT在降落过程中拍摄的小行星“龙宫”表面。找得到MASCOT的影子吗？

和裹着一身太阳板的Minerva-II不同，MASCOT主要以锂电池来供电，预计可供电时间只有：16个小时（也就是“龙宫”上的两天）。

也就是说，一旦MASCOT开始工作，也就意味着它正走向生命的尽头，它将争分夺秒完成预定的探测。

MASCOT预计于明天结束任务。

 接下来的计划：着陆采样

9月12日的第一次着陆采样演习（TD1-R1）中，隼鸟2号已经近距离确认了第一次着陆采样点（L08，备选点：L07、M04）的表面状况：

2018年9月12日6时（日本时间）隼鸟2号的ONC-T相机在“龙宫”上空3公里处拍摄的第一次着陆点和候选着陆点区域高清照片。来源：JAXA、东京大学等[14]

接下来，隼鸟2号计划于10月中旬完成第二次着陆采样演习，并在10月底完成第一次着陆采样。而另一枚巡视器计划于明年投下。

最终，隼鸟2号计划一共完成三次着陆采样，并于2020年底把来自“龙宫”的“宝箱”带回地球。

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] 高度約6kmから撮影したリュウグウ

 http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180725je/index.html

[2] 高度1kmから撮影したリュウグウ

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180807/index.html

[3] 小惑星リュウグウの表面に多くある岩塊

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180831b/

[4] 着地候補地点の決定！

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180829/index.html

[5] タッチダウン１リハーサル１（TD1-R1）の結果について

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180912/

[6] 探査機の影と衝効果

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180915/

[7] http://www.isas.jaxa.jp/j/special/2008/hayabusa/11.shtml

[8] 小型探査ローバMINERVA-II1

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180919/

[9] MINERVA-Ⅱ1分離運用スケジュール

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180920/

[10] ミネルバⅡ1、写 真撮影・リュウグウ着地・ホップによる移動に成功！

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180922/

[11] これまでで最高解像度のリュウグウ地表画像

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180927_HighestRes/

[12] MINERVA-II1が撮影した画像、第2弾！

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180927_MNRV/

[13] MASCOT分離運用スケジュール

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20181002_MSC_schedule/

[14] リハーサル運用によるタッチダウン候補地点の確認

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180927_TD1R1/

[15] DLR | Animation: Asteroidlander MASCOT on board Hayabusa2

https://www.yout ube.com/watch?v=8H4aZX_8hMA