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隼鸟号探测器

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隼鸟号
Hayabusa
展于2010年国际宇航大会的隼鸟号½大小模型
所属组织宇宙科学研究所（ISAS）
（现日本宇宙航空研究开发机构 / JAXA）
任务类型环绕/登陆
入轨时间2005年9月12日
13时29分25秒
发射时间2003年5月9日
04时29分25秒 UTC[1]
发射手段M-V运载火箭
发射地点内之浦宇宙空间观测所
任务时长4年（因发生意外延长至7年）
2010年6月13日运用结束
COSPAR ID2003-019A
SATCAT no.27809在维基数据编辑
官方网站ISAS 的隼鸟号介绍
JAXA 的隼鸟号介绍
质量510 千克
尺寸1 m x 1.6 m x 2 m
全长 5.7 m（太阳能板展开时）
功耗2.6 千瓦
动力μ10型离子助推器
(8 mN / 3,400 秒) × 4
小行星25143“丝川”表面着陆
着陆日期2005年11月26日
携带仪器
主要仪器可见光谱成相仪（AMICA）

远距光学导航相机（ONC-T）
广角光学导航相机（ONC-W）
光学雷达（LIDAR）
近红外线光谱仪（NIRS）
X射线光谱仪（XRS）
目标标定球（Target Marker, TM）

采样装置（Sampler Horn）

隼鸟号（日语：はやぶさ Hayabusa ?，发射前代号为“第20号科学卫星MUSES-C[2]”）是一个由日本宇宙航空研究开发机构开发的无人航天器，其任务目标是采集小行星25143（25143 Itokawa，另被命名为“丝川小行星”[注 1]）的物质样本送回地球，其是MUSES（Mu Space Engineering Spacecraft，意即“Mu火箭发射的太空工程实验航天器”）系列的第三台航天器[3]，附有一个名为“MINERVA（日语：ミネルバ (ローバー)）”的可分离巡视器[4][5]，其被搭载于M-V运载火箭上发射于2003年5月9日，之后在2005年9月12日抵达目标地丝川小行星[6][7][8]，最后于2010年6月13日成功返回地球，样本仓坠落于澳大利亚伍麦拉地区[9][10][11][12]，整个任务共历时7年1个月4天，是世界上首个成功在小行星表面采样返回的航天器[13]。

隼鸟号在其整个任务执行过程当中遇到了许多曲折，首先是在出发后第6个月碰到了X28级的太阳耀斑，导致其太阳能充电板损坏。之后其三个用于姿态控制的反作用轮中的两个都在抵达目的地前发生故障停转，而在抵达丝川小行星后，巡视器MINERVA（日语：ミネルバ (ローバー)）也因释放时发生的意外没能登陆丝川小行星，从此流离太空。而在隼鸟号本体着陆在丝川小行星上采样时，它的采样装置也因故障没有正确工作，此外，因为着陆方式的问题，它的姿态控制系统部分受损，进而导致了推进剂泄露。最终使得隼鸟号进入了一段时间的失联与失控状态。在JAXA恢复与它的通信之后，他们改用喷射氙气推进剂的方式来控制姿态。在返程时，它的四台离子推进机中只剩两台还在正常工作，而在返程途中，这两台推进机又先后出现故障，JAXA最终设法将两台故障推进机的完好部分并和工作，才将隼鸟号带回地球[14][15][16]。

虽然隼鸟号的采样装置没有正常工作，但其收集到了在其于丝川小行星着陆时扬起的尘土，JAXA最终在其中一个样品收集器中发现了约1500颗确认来自丝川小行星的岩石颗粒[17]，对这些尘土的研究取得了诸多成果，这对理解星际物体的形成和演化做出了重大贡献[18]。

历史

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这项太空研究计划斥资两亿美元[12]。

年份 日期 发生事件
2003年 5月9日 13:29:25由M-V火箭成功发射至太空，同时正式取名为“隼鸟号”。
9月 离子发动机A发生输出不稳定状况，动力只能改由另外剩余的三架发动机联合使用，同时运作时间超过1000小时。
10月末─11月初 遭遇观测史上最大太阳闪焰的冲击，虽然发生了太阳电池输出减弱以及内部记忆体单粒子翻转错误(single event upset)，所幸不影响任务进行。
2004年 5月19日 以极为接近地球的准确轨道进行重力助推成功。
12月9日 离子发动机运作时间超过20000小时。
2005年 7月29日 第一次捕捉到小行星丝川的模样。
7月31日 X轴姿势控制装置故障无法使用，改由化学燃料辅助助推器与剩下两个姿势控制装置联合使用。
11月12日 进行降下预演，同时释放出刻有88万人的名字的目标标定球和探测器MINERVA，但可能对该小行星引力场的估计误差而失败，没有到达丝川小行星上[19]。
11月20日 第一次降落，但因为侦测到障碍物而自动停止，之后以每秒10厘米的速度再降落。期间因失去通讯30分钟，当时地面站无法确定是否降落在丝川小行星上。由于降落时，着陆终止模式无法解除，因此无法发射采集样本时用来撞起岩石碎片的子弹。但样品舱可能采集到着陆时，因为助推器喷气而扬起的表面灰尘。
11月26日 第二次降落，只有着地后1秒即离开，地面站显示降落与采集样本的子弹发射整个过程正常执行。燃料发生泄漏的现象，在关闭阀门后已停止。
12月9日 通讯再度中断，飞行器失联。
2006年 1月23日 接收到从隼鸟号传来的无线电讯号。
1月26日 确认情况：太阳能电池输出过低、11个锂蓄电池中有四个完全不能使用、燃料也几乎流失。
2007年 1月17日 进行样品容器保存至样品舱胶囊作业，隔日确认完成。
4月25日 进行返回地球的航程。
2008年
2009年
2010年 6月13日 19:54 分离样品舱
22:02 进行最后的地球摄影
22:28 通信中断
22:30 控制室所有指令输入完毕
22:51 重返大气层，隼鸟号化为灰烬。
6月14日 16:38 样品舱回收成功。
6月17日 样品舱运回羽田机场，抵达日本相模原后，进行开封检查作业。
6月18日 取出样品舱内的容器，进行电脑断层扫描(CT)。由于容器为密闭状态，仅能确认没有大于1mm的样本存在（此时不确定内部是否有其他样本）。
6月24日 对样本容器（A室）进行开封[20]。
7月6日 尝试从样本容器中取出微小样本[21]。
11月16日 确认采取的样本为非地球物质，并且发表小行星25143(糸川)形成的方式[22]。
12月7日 对样本容器（B室）进行开封[23]。
2011年 1月17日 发表日后对样本分析的初步计划。1月22日起在日本兵库县的“SPring-8”研究中心进行初步分析[24]。

2010年6月13日22时51分，完成任务后返回地球的隼鸟号进入大气层，母船在穿越大气层的时候化为灰烬；而装着装着小行星尘土样本的样品舱，则在距离地球两万公里远的地方脱离母船。样品舱降落在澳洲阿德雷德西北方的乌美拉沙漠中一个偏远的军事区内。

在穿越大气层的过程中，母船的燃烧以及小太空舱的摩擦，制造了相当金星和半个满月亮度的火流星。日本宇宙航空研究开发机构已经确认太空舱着陆的位置，[25]回收之后已密封运回日本进行进一步研究。

隼鸟号装有4部NEC研制的离子助推器，因为宇宙中没有空气阻力即使依靠小功率输出飞船提供持续的加速度，最终也能达到很高的飞行速度。隼鸟号只储藏60千克燃料，推进效率极高。

任务目标

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No 任务目标 达成得分数 达成度
1 离子发动机推进试验 50分 达成
2 离子发动机长期连续稼动实验 100分 达成
3 利用离子发动机达成地球重力助推 150分 达成
4 自律飞行控制接近微小而不会有重力产生的小行星 200分 达成
5 小行星科学观测 250分 达成
6 从小行星进行样本采取行动 275分 达成，然而采集用弹丸没有发射成功
7 样品舱重返大气层并进行回收 400分 达成
8 小行星样本回收 500分 达成[26]

任务目标设计是“100分为满分但能有500分结果”的意义。2010年11月16日，日本正式发表在隼鸟带回地球的容器中发现了1500颗从小行星带回的微粒。这是人类首次从除月球之外的宇宙天体取回样本。

研究成果

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2011年3月10日，日本宇宙航空研究开发机构的研究小组在美国得克萨斯州的‘月球与行星科学大会’上，首次对外公布隼鸟号带回的微粒的初步分析结果。研究人员发现微粒中存在橄榄石、斜长石等岩石的大型结晶；研究人员认为，这些岩石可能曾经历高温。同时，他们还发现，微粒与地球上发现的一种陨石特征一致，而且微粒受热后产生的气体不具备地球物质特征。此外，在对岩石的检测中未检出有机物、碳元素等与生命有关的物质。[27]

各方反应

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政治界

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在隼鸟号回归之前，于日本政府主导的事业评鉴中，JAXA等科学界预算遭到大量删减，令隼鸟号的后继机隼鸟2号预算严重不足而导致计划停摆，在隼鸟号回归之后，民间开始出现“希望隼鸟号后继机的预算能够被保留”的声音，也在日本政界掀起一波检讨事业评鉴成果的声音。

商界

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日本万代公司将于2011年6月24日发售“隼鸟号”24分之1大小的模型。模型由日本宇宙航空研究开发机构监制，售价24150日元，该模型亦是万代公司“成人超合金”系列的第三批产品。该模型主要材料是锌合金，可以再现展开太阳能电池板和放出样本采集容器等情景[28]。

网络

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由于隼鸟号是在各种几乎不可能的状况下回到地球，在日本最大的动画网站NICONICO动画上也掀起一波隼鸟号热潮，大量歌颂隼鸟号旅行的影片、歌曲因应而生。[29]

电影及纪录片

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  • “はやぶさ HAYABUSA BACK TO THE EARTH”：2009年4月1日于日本全国的天文馆上映，其后角川电影配给于2011年5月14日开始在日本全国的电影院上映。香港的香港太空馆也于2012年1月1日至6月30日间于何鸿燊天象厅上映此片。全编以电脑绘图制作。
  • “はやぶさ/HAYABUSA”：由二十世纪福斯电影制作与发行，于2011年10月1日在日本上映。2012年3月开始于美国十个主要城市上映。电影由堤幸彦监督、竹内结子主演。
  • “はやぶさ 遥かなる帰还”：由东映制作于2012年2月11日发行上映。由泷本智行监督、渡边谦主演。
  • “おかえり、はやぶさ”：松竹映画制作与发行，于2012年3月10日在日本上映之3D电影。由本木克英监督、金子ありさ编剧，藤原龙也主演。

后继机

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隼鸟2号

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主条目：隼鸟2号

设计上是与隼鸟号规格几乎相同的“准同型机”，根据目前释出的资料，与隼鸟号的不同点在于：

  1. 天线将从隼鸟号使用的旧型天线更换成与破晓号相同的平面天线。
  2. 携带自我构造弹，在小行星表面进行第一次采样后，释放弹头在小行星表面上制造坑洞，之后于坑洞内采集样本。
  3. 导致隼鸟号一连串故障的反作用轮增加一个备用。

2014年12月升空，目标为小行星龙宫。2019年2月，隼鸟2号在龙宫着陆，收集其表面样本[30]。其回收仓于2020年12月着落至澳大利亚[31]，隼鸟2号探测器将执行探索小行星1998 KY26（英语：1998 KY26）的任务[32]。

隼鸟号MKII

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与欧洲空间局合作的计划，比起隼鸟号更为大型，预定前往D型小行星。

参阅

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参考资料

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  1. ^ NSSDC/COSPAR ID: 2003-019A. NSSDC Master Catalog Search. National Aeronautics and Space Administration. [2016-05-03]. （原始内容存档于2017-08-25）. 
  2. ^ 川口淳一郎. 特集「さぁ，小惑星に行こう ! -- 小惑星サンプルリターン計画」：MUSES−C探査計画の概要 (PDF). 游・星・人 : 日本惑星科学会志. 1997, 6 (2): 99-111 [2024-12-12]. ISSN 0918-273X. （原始内容存档 (PDF)于2024-12-14）. 
  3. ^ 技術的特徴 / 小惑星探査機「はやぶさ」MUSES-C. ISAS/JAXA. [2024-12-12]. （原始内容存档于2024-12-13）. 
  4. ^ T. Yoshimitsu; S. Sasaki; M. Yanagisawa; T. Kubota. Scientific capability of Minerva rover in Hayabusa asteroid mission (PDF). Lunar and Planetary Science. 2004, 35: 1517–1518. 
  5. ^ 吉光, 彻雄; 久保田, 孝; 中谷, 一郎; 足立, 忠司; 斋藤, 浩明. 「はやぶさ」搭載小惑星表面探査ローバMINERVA. 日本航空宇宙学会志. 2005, 53 (620). doi:10.14822/kjsass.53.620_276. 
  6. ^ Yano, Hajime; Kubota, T.; Miyamoto, H.; Okada, T.; Scheeres, D.; Takagi, Y.; Yoshida, K.; Abe, M.; Abe, S.; Barnouin-Jha, O.; Fujiwara, A. Touchdown of the Hayabusa Spacecraft at the Muses Sea on Itokawa. Science. 2006-06-02, 312 (5778). doi:10.1126/science.1126164. 
  7. ^ Hashimoto, Tatsuaki; Kubota, Takashi; Kawaguchi, Jun'ichiro; Uo, Masashi; Shirakawa, Kenichi; Kominato, Takashi; Morita, Hideo. Vision-based guidance, navigation, and control of Hayabusa spacecraft - Lessons learned from real operation -. IFAC Proceedings Volumes. 18th IFAC Symposium on Automatic Control in Aerospace. 2010-01-01, 43 (15) [2024-12-12]. ISSN 1474-6670. doi:10.3182/20100906-5-JP-2022.00045. （原始内容存档于2024-12-13）. 
  8. ^ Yoshikawa, M.; Fujiwara, A.; Kawaguchi, J.; ScienceTeam, Hayabusa Mission &. The nature of asteroid Itokawa revealed by Hayabusa (PDF). Proceedings of the International Astronomical Union. 2006-08, 2 (S236) [2024-12-12]. ISSN 1743-9221. doi:10.1017/S174392130700350X. （原始内容存档 (PDF)于2024-12-13） （英语）. 
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  25. ^ 寻找太阳系诞生秘密 日小行星探测船返地球[永久失效链接]，中国广播公司 2010/06/14
  26. ^ ISAS | ミッションのシナリオ / 小惑星探査機「はやぶさ」MUSES-C. [2010-11-16]. （原始内容存档于2011-08-09）. 
  27. ^ "隼鸟"号带回的微粒中发现疑为46亿年前的痕迹（双语）. 共同网. 2011-03-11 [2011-03-11]. （原始内容存档于2011-03-16）. （简体中文）（日语）
  28. ^ 万代推出"隼鸟"号探测器超合金模型. 共同网. 2011-02-19 [2011-02-19]. 
  29. ^ 在NICONICO動畫上以「探測器隼鳥號」標籤搜尋的結果. [2010-06-26]. （原始内容存档于2020-12-01）. 
  30. ^ 太平洋电脑网. 隼鸟2号探测器将从龙宫星带回重要样本. xw.qq.com. 2020-11-24 [2020-12-07]. （原始内容存档于2021-02-27） （中文）. 
  31. ^ 探査機「はやぶさ2」のカプセル地球に帰還 現地チームが回収. NHK. 2020-12-06 [2020-12-07]. （原始内容存档于2020-12-06） （日语）. 
  32. ^ 日本小行星探测器隼鸟2号回收舱返回地球. [2020-12-06]. （原始内容存档于2021-03-21）. 

注释

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  1. ^ 日文中读为“いと”的“糸”字为简化自“丝”字的新字体，与中文或日文旧字体之“糸”字无关。

外部链接

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维基共享资源上的相关多媒体资源：隼鸟号探测器
维基新闻中的相关报导：en:Japanese probe snatches first asteroid sample
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