收集“碎片”，揭开太阳系的起源奥秘
太空中拥有很多太阳系历史的“碎片”，它们在太空中漂浮着，为人类带来了无限的想象……它们可能为星球带来生命，带来水源，也可能一怒之下撞向星球，毁灭数以万计的生命，恐龙其实就是最好的例子。它们从来不知道交通规则是什么，移动速度非常的快，想要捕捉它们是非常难的。
小行星除了是太阳系历史的“碎片”，具有极高的科学研究价值，还是未来人类经济的碎片，捕获它们就可以在太空建造城市，一些金属小行星蕴含的稀土金属足以冲击全球市场……小行星是一把双刃剑，如何利用，如何控制，这都需要科学的帮助。
隼鸟二号探测器
人类拥有无尽的创造力和雄心勃勃的梦想，人类在太阳系都有着自己独特的脚印，从最近的月球，火星，金星等行星，再到远处的冥王星，天王星等等……都有探测器踏足，但是对于小行星，我们了解的还不是很多。直到2004年欧洲宇航局的罗塞塔探测器发射……
罗塞塔探测器无疑是整个小行星探测方面的前辈，这些小小的天体蕴藏着诸多奥秘。随后还有日本的隼鸟二号小行星探测器，隼鸟二号是日本宇航局有史以来非常成功的一次天体探测任务，也是世界第一次探测器内部取样任务。接下来我们就来看看隼鸟二号如何揭开小行星的神秘面纱吧……
隼鸟二号探测器侧面
今年的7月，一艘日本的小行星探测器成功地降落在一颗距离地球3亿千米的小行星上，日本宇航局这次任务的目标是从小行星表面下收集原始物质，这些物质可以让我们了解46亿年前太阳系诞生时的样子。隼鸟二号是第一次从小行星表面以下取得样本，在2005年，美国宇航局的曾有一个“深度撞击”项目，成功地在彗星上创造了一个人造陨石坑，但只是为了观测目的，并没有收集样本。
为了获得小行星表面下的这些关键物质，日本宇航局采取的方式非常科幻——金属胶囊轰击表面。有很多网友说这是打响了太空站的第一枪，其实这些金属胶囊只是为了研究物质，不过这确实让我想到了未来太空战的一些画面。
隼鸟二号探测器拍摄到的轰击小行星的前几秒
在今年4月，隼鸟二号探测器的第二次采样活动就开始了。数枚金属胶囊一起发射，以1050千米每小时的速度撞击表面，之后隼鸟二号在发射金属胶囊之后便退回到安全距离，因为日本宇航局任务团队担心一些尘埃会影响探测器工作。过了半个月，隼鸟二号下降，取得了龙宫小行星的深层样本，隼鸟二号射击的金属胶囊在龙宫小行星上形成了数个陨石坑。
日本宇宙航空研究开发机构表示，这些样品中可能含有有机物质和微量的水，收集好的样本将被密封保存在中样本金属管中。
2014年8月31日拍摄的隼鸟二号探测器飞行模型的照片
Hayabusa 2任务于2014年12月启动，耗资约300亿日元。根据共同社的报道，在绕太阳椭圆轨道上运行了3年多32亿千米之后，它于去年6月到达了龙宫小行星上空的静止位置。如果接下来的任务按计划进行，隼鸟二号探测器将于2020年年底返回其位于南澳大利亚的着陆点。
隼鸟二号小行星探测器是如何完成采样任务的呢？又是如何发射金属胶囊的呢？探测器的返回舱又是如何返回地球的呢？其实这不仅是日本宇航局的骄傲，更是人类智慧与执着探索星空，求知的一种体现。看到这里，大家一定很好奇上面的问题，接下来我们将以专业的眼光，看一看探测器本身，隼鸟二号的特殊之处在哪里。
隼鸟二号探测器着陆器渲染图
首先我们看到的是SCI，也叫作便携冲击发射装置，发射金属铜胶囊就是这个科学载荷。
SCI由一个大约30厘米大小的长方体盒子组成，它在离小行星表面几百米的地方释放金属铜胶囊，撞击形成的陨石坑的大小大约是2到3米。这个撞击实验的目的不仅是研究小行星表面的物理特性，而且是为了揭示地下物质，也可以帮助隼鸟二号回收样品。
隼鸟二号探测器着陆器原型
NIRS 3近红外光谱仪，TIR热红外成像仪
隼鸟二号将在20公里的高度绕小行星运行，它是通过遥感来观测小行星的，两种红外观测方式将在遥感中发挥重要作用。
其中一种是一种是近红外光谱仪NIRS 3，可以利用近红外光谱观察矿物和水的变质作用或水与矿物的相互作用。另一种是TIR热红外成像仪，通过采集小行星的热辐射图像来研究小行星的温度和热惯量。换句话说，它会发现土壤颗粒细节和岩体的孔隙度。
隼鸟二号探测器着陆器准备降落，渲染图
Minerva-II罗孚二号科学有效载荷
隼鸟二号总共有三个小型Minerva-II型着陆器，这三个着陆器以跳跃的形式在小行星表面移动。相比于前一个小行星探测器，隼鸟一号只有一个Minerva漫游者，而且也未能将其降落在小行星表面。隼鸟二号有两种类型的漫游者，Minerva-II-1型有两个，Minerva-II-2是单独的一个类型，因此总共有三种小型漫游者，它们的作用不一样。火星车上装有小型传感器照相机、温度计，可以将它们的信息传送给轨道上的隼鸟二号航天器。
隼鸟二号探测器的弹射活动
DCAM 3可展开相机
DCAM 3是一种微型光学相机，目的是观察SCI便携冲击发射装置对小行星的撞击。DCAM 3拍摄了小行星上扩展弹射的运动图像，提供了微重力下的表面物理特性和抛射行为的信息。
DCAM 3系统中的撞击观测部分由一个可分离的小摄像机筒、其脱离仪和母船上的接收天线组成。在SCI撞击操作分离后，DCAM 3开始以可见波长进行观测，并通过单向通信将图像数据发送给母船。DCAM 3的设计类似于IKAROS DCAM 1，但版本更高，内部有一个额外的高分辨率相机。
DCAM 3仪器由日本大学联合会与日本宇宙航空研究开发机构合作提供。大学联合会成员包括：东京大学，神户大学，日本宇宙航空研究开发机构，行星探索研究中心，千叶理工学院，东京大学，职业和环境卫生大学等。
ONC-T光学导航相机-望远镜成像仪
ONC-T是由日本宇宙航空研究开发机构、东京大学、Kochi大学、Rikyo大学、名古屋大学、千叶理工学院、明治大学、Aizu大学、国家高级工业科学和技术研究所AIST合作下开发的。
龙宫小行星上的太阳光芒，隼鸟二号探测器拍摄
隼鸟二号上的ONC系统由一个望远镜照相机和两个广角相机组成。ONC-T是一种望远镜相机，在可见光和近红外范围内有七个带通滤波器。这些滤波器被放置在底部。该仪器的主要目的是以光学方式将航天器导航到小行星龙宫附近，并对小行星进行多波段测绘，以选择着陆候选地点并了解这颗小行星的性质。
接下来我们说到了隼鸟二号探测器的“吉祥物”着陆器，这里同样可以看到探测器的精密之处：
吉祥物是一个小型着陆系统，主要任务有几个，首先是小行星原状物质的接触性观测和母船无法进行的微观尺度观测。这样可以确定小行星的结构、结构和组成。第二，吉祥物需要在下降过程中、跳跃机动过程中和在多个地点测量小行星磁性问题。第三则需要帮助主航天器选择取样点。
隼鸟二号探测器在小行星龙宫上的阴影
吉祥物重达11公斤，科学载荷部分为3公斤，尺寸为0.3x0.3x0.2米。着陆器基线设计的特点是一个高度集成的碳纤维复合材料结构，以中间部分为主要承重单元，这样可以大大减少着陆器的体积。吉祥物通过MASE机械和电子支撑结构与母船隼鸟二号探测器连接，包括预加载释放机构PRM和分离装置。
着陆器也需要电力才能工作，吉祥物的电力和能源供应是由法国SAFT公司提供的电池系统维持的。在巡航阶段，由航天器专用电力线通过连接器供电，分离后，电源由一次性电池供电。它的容量是以两个小行星日的运行时间为单位的，公称时间为16小时。
隼鸟二号探测器SCI想象图
吉祥物的GNC传感器用于确定本身的运动状态和方向。它们分布在吉祥物身上，并通过OBC的热冗余A/D转换器获取。在吉祥物OBSW中实现了确定运动状态、光照状态和与土壤接触的吉祥物的算法。
其实看到这里我们就明白了，想要探测这些飘来飘去的小行星不是一件容易的事情，还需要把样本带回来。值得一提的是美国宇航局已经和日本宇航局达成合作，奥西里斯雷克斯小行星探测器和隼鸟二号小行星探测器回到地球后会交换样本。
龙宫小行星
合作在科学领域是非常关键的，大家也看到了，隼鸟二号探测器也不是日本宇航局独自做成的，也需要日本国内科学机构的通力合作。小行星样本的交换工作也很有意义，虽然本努（奥西里斯雷克斯小行星探测器的主要目标）和龙宫小行星都属于C型碳小行星，但是也许会有新的发现。
希望未来小行星能为人类所用，无论是科学价值还是经济价值，这一天越来越近了。
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