在人類探索宇宙的漫長征途里,日本“隼鳥2號”探測器早已憑借亮眼成績站穩(wěn)腳跟,此前它成功從“龍宮”小行星采集樣本并送回地球,為太陽系起源研究提供了關(guān)鍵素材。
但這顆探測器并未停下腳步,正朝著新目標(biāo)持續(xù)飛行:按照計(jì)劃,明年7月它將高速飛越小行星“鳥船2號”,到2031年還會與小行星1998 KY26交會。
最初選定1998 KY26時(shí),科研人員就知道它會是航天器造訪過的最小天體,可最新觀測結(jié)果還是超出了所有人預(yù)期,這顆小行星的實(shí)際尺寸遠(yuǎn)小于之前估算,體積可能只有原數(shù)值的四分之一。
要搞清楚為啥會出現(xiàn)這種偏差,得先明白天文學(xué)家是怎么給小行星“量尺寸”的。
估算小行星尺寸本身就是件技術(shù)活,天文學(xué)家主要靠小行星反射的可見光來判斷。
簡單說,得先知道小行星和地球的距離,再結(jié)合它反射光的強(qiáng)度,才能大致算出尺寸范圍。
但這里有個(gè)關(guān)鍵前提:必須準(zhǔn)確判斷小行星的類型。
要知道,碳質(zhì)、石質(zhì)、金屬質(zhì)小行星對光的反射特性完全不一樣,比如金屬質(zhì)小行星反光強(qiáng),碳質(zhì)小行星反光弱,要是把類型判錯(cuò)了,后續(xù)尺寸估算自然會偏離實(shí)際。
也正因如此,1998 KY26的尺寸被高估其實(shí)不算意外。近三十年前的觀測數(shù)據(jù)顯示,它是直徑約30米的近球體,自轉(zhuǎn)周期略超10分鐘。
為了給“隼鳥2號”任務(wù)提供更精確的數(shù)據(jù),日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)的研究團(tuán)隊(duì)抓住2024年最后一次高精度觀測窗口,動用了歐洲南方天文臺的甚大望遠(yuǎn)鏡。
可觀測結(jié)果一出來,大家才發(fā)現(xiàn)這顆小行星和之前認(rèn)知的完全不是一回事。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),1998 KY26的實(shí)際直徑約11米,每5分鐘就自轉(zhuǎn)一周,成分也和預(yù)期不同,體積只有原先估算的四分之一,自轉(zhuǎn)速度卻快了一倍。該研究首席作者、阿利坎特大學(xué)與巴塞羅那大學(xué)的行星科學(xué)家托尼·桑塔納-羅斯(Toni Santana-Ros)博士透露:“我們原本只想驗(yàn)證1999年發(fā)表的研究結(jié)果,但驚奇地發(fā)現(xiàn),它比預(yù)期的要小得多、亮得多,自轉(zhuǎn)速度也快得多?!?/p>
這一顛覆性發(fā)現(xiàn),給“隼鳥2號”的任務(wù)規(guī)劃帶來了牽一發(fā)而動全身的沖擊,而最核心、也最緊迫的疑問立刻浮出水面。
探測器原本設(shè)計(jì)的觸碰采樣方案,面對這顆“縮水”的小行星,還能否繼續(xù)推進(jìn)?
對此,該研究的首席科學(xué)家托尼·桑塔納-羅斯博士用一組極具畫面感的對比,點(diǎn)出了問題的特殊性:“這顆小行星直徑僅約11米,而‘隼鳥2號’自身的長度就達(dá)到6米,換句話說,探測器的體型幾乎是目標(biāo)天體的一半。
這種‘探測器與目標(biāo)大小相近’的情況,在人類深空探測史上相當(dāng)罕見,乍聽之下充滿戲劇性,但背后藏著重重難關(guān)?!?/p>
這份“有趣”的反差,實(shí)則對應(yīng)著實(shí)打?qū)嵉募夹g(shù)挑戰(zhàn)。
托尼·桑塔納-羅斯博士毫不諱言,面對天體尺寸、自轉(zhuǎn)速度與物質(zhì)成分的三重顛覆,原有的任務(wù)方案已完全不適用,團(tuán)隊(duì)必須推倒重來。
從零開始重新評估所有針對這顆微型小行星的可行操作路徑,小到姿態(tài)調(diào)整參數(shù),大到采樣機(jī)制設(shè)計(jì),都需要重新論證。
更讓團(tuán)隊(duì)棘手的是,這顆小行星雖有周期性接近地球的規(guī)律,每隔幾年便會靠近一次,但受限于極小的體積,下一次飛越時(shí),即便動用地面最先進(jìn)的觀測設(shè)備,也無法捕捉到它的信號。
這意味著,2024年借助甚大望遠(yuǎn)鏡獲取的觀測數(shù)據(jù),很可能是人類在2031年交會前,能掌握的關(guān)于它的最后一批詳細(xì)信息,后續(xù)再難通過地面觀測補(bǔ)充關(guān)鍵參數(shù)。
研究人員至今沒確定1998 KY26的結(jié)構(gòu),它到底是一整塊巖石,還是松散的碎石堆積體?
如果是后者,麻煩就大了。松散碎石堆積體的引力非常微弱,這對著陸操作會構(gòu)成極大風(fēng)險(xiǎn)。其實(shí)這種風(fēng)險(xiǎn)并非首次出現(xiàn),當(dāng)年OSIRIS-REx探測器登陸體積遠(yuǎn)大于它的“貝努”小行星時(shí),就遇到過類似挑戰(zhàn),如今“隼鳥2號”面對的目標(biāo)更小,難度只會更高。
從“龍宮”任務(wù)的成功,到如今面對1998 KY26的變數(shù),“隼鳥2號”的旅程就像一場充滿未知的太空冒險(xiǎn)?,F(xiàn)在所有人都在關(guān)注:這顆探測器能不能在比導(dǎo)航顯示小四倍的目標(biāo)上成功“停車”?
任務(wù)團(tuán)隊(duì)要重新計(jì)算軌道參數(shù),因?yàn)樾⌒行浅叽缱冃?,引力也會隨之變化,原本設(shè)計(jì)的接近路徑肯定要調(diào)整。
還要重新評估采樣方案,探測器體型和小行星相差不大,怎么確保觸碰時(shí)不被小行星的自轉(zhuǎn)影響,怎么精準(zhǔn)采集樣本,都是要解決的難題。
而且,時(shí)間也不站在“隼鳥2號”這邊,距離2031年的交會只有幾年時(shí)間,任務(wù)團(tuán)隊(duì)需要在有限時(shí)間里完成大量測算和模擬,還要考慮到詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡能否提供更多數(shù)據(jù)支持。
如果沒法獲取更詳細(xì)的小行星結(jié)構(gòu)、引力等信息,后續(xù)方案制定就會缺少關(guān)鍵依據(jù)。
人類探索太空的過程,本身就是不斷應(yīng)對挑戰(zhàn)、解決難題的過程。
“隼鳥2號”之前已經(jīng)用實(shí)際行動證明了它的可靠性,這次面對尺寸超預(yù)期縮小的目標(biāo),或許也能在科研人員的努力下找到突破口。
但不可否認(rèn)的是,“停車”難度已經(jīng)大幅提升,每一個(gè)環(huán)節(jié)都不能出錯(cuò),任何微小的偏差都可能導(dǎo)致任務(wù)失敗。
現(xiàn)在,全球的航天愛好者和科研人員都在關(guān)注著“隼鳥2號”的動態(tài),期待著任務(wù)團(tuán)隊(duì)能拿出可行的解決方案,也期待著這顆探測器能再次創(chuàng)造奇跡。
畢竟,探索未知的道路從不會一帆風(fēng)順,而正是這些挑戰(zhàn),才讓人類的太空探索事業(yè)更具意義。但眼下,“隼鳥2號”能否成功在1998 KY26上“停車”,依然是個(gè)需要時(shí)間來回答的難題。
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