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隼鳥號探測器

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「隼號」重新導向至此。關於於東北新幹線、北海道新幹線行駛的一種新幹線列車，請見「隼號列車」。
隼鳥號
Hayabusa
展於2010年國際宇航大會的隼鳥號½大小模型
所屬組織宇宙科學研究所（ISAS）
（現日本宇宙航空研究開發機構 / JAXA）
任務類型環繞/登陸
入軌時間2005年9月12日
13時29分25秒
發射時間2003年5月9日
04時29分25秒 UTC[1]
發射手段M-V運載火箭
發射地點內之浦宇宙空間觀測所
任務時長4年（因發生意外延長至7年）
2010年6月13日運用結束
COSPAR ID2003-019A
SATCAT no.27809在維基數據編輯
官方網站ISAS 的隼鳥號介紹
JAXA 的隼鳥號介紹
質量510 公斤
尺寸1 m x 1.6 m x 2 m
全長 5.7 m（太陽能板展開時）
功耗2.6 千瓦
動力μ10型離子推進器
(8 mN / 3,400 秒) × 4
小行星25143「絲川」表面着陸
着陸日期2005年11月26日
攜帶儀器
主要儀器可見光譜成相儀（AMICA）

遠距光學導航相機（ONC-T）
廣角光學導航相機（ONC-W）
光學雷達（LIDAR）
近紅外線光譜儀（NIRS）
X射線光譜儀（XRS）
目標標定球（Target Marker, TM）

採樣裝置（Sampler Horn）

隼鳥號（日語：はやぶさ Hayabusa ?，發射前代號為「第20號科學衛星MUSES-C[2]」）是一個由日本宇宙航空研究開發機構開發的無人太空船，其任務目標是採集小行星25143（25143 Itokawa，另被命名為「絲川小行星」[註 1]）的物質樣本送回地球，其是MUSES（Mu Space Engineering Spacecraft，意即「Mu火箭發射的太空工程實驗太空船」）系列的第三台太空船[3]，附有一個名為「MINERVA（日語：ミネルバ (ローバー)）」的可分離巡視器[4][5]，其被搭載於M-V運載火箭上發射於2003年5月9日，之後在2005年9月12日抵達目標地絲川小行星[6][7][8]，最後於2010年6月13日成功返回地球，樣本倉墜落於澳大利亞伍麥拉地區[9][10][11][12]，整個任務共歷時7年1個月4天，是世界上首個成功在小行星表面採樣返回的太空船[13]。

隼鳥號在其整個任務執行過程當中遇到了許多曲折，首先是在出發後第6個月碰到了X28級的太陽耀斑，導致其太陽能充電板損壞。之後其三個用於姿態控制的反作用輪中的兩個都在抵達目的地前發生故障停轉，而在抵達絲川小行星後，巡視器MINERVA（日語：ミネルバ (ローバー)）也因釋放時發生的意外沒能登陸絲川小行星，從此流離太空。而在隼鳥號本體着陸在絲川小行星上採樣時，它的採樣裝置也因故障沒有正確工作，此外，因為着陸方式的問題，它的姿態控制系統部分受損，進而導致了推進劑泄露。最終使得隼鳥號進入了一段時間的失聯與失控狀態。在JAXA恢復與它的通信之後，他們改用噴射氙氣推進劑的方式來控制姿態。在返程時，它的四台離子推進機中只剩兩台還在正常工作，而在返程途中，這兩台推進機又先後出現故障，JAXA最終設法將兩台故障推進機的完好部分並和工作，才將隼鳥號帶回地球[14][15][16]。

雖然隼鳥號的採樣裝置沒有正常工作，但其收集到了在其於絲川小行星着陸時揚起的塵土，JAXA最終在其中一個樣品收集器中發現了約1500顆確認來自絲川小行星的岩石顆粒[17]，對這些塵土的研究取得了諸多成果，這對理解星際物體的形成和演化做出了重大貢獻[18]。

歷史

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這項太空研究計劃斥資兩億美元[12]。

年份 日期 發生事件
2003年 5月9日 13:29:25由M-V火箭成功發射至太空，同時正式取名為「隼鳥號」。
9月 離子引擎A發生輸出不穩定狀況，動力只能改由另外剩餘的三架引擎聯合使用，同時運作時間超過1000小時。
10月末─11月初 遭遇觀測史上最大太陽閃焰的衝擊，雖然發生了太陽電池輸出減弱以及內部記憶體單粒子翻轉錯誤(single event upset)，所幸不影響任務進行。
2004年 5月19日 以極為接近地球的準確軌道進行重力助推成功。
12月9日 離子引擎運作時間超過20000小時。
2005年 7月29日 第一次捕捉到小行星絲川的模樣。
7月31日 X軸姿勢控制裝置故障無法使用，改由化學燃料輔助推進器與剩下兩個姿勢控制裝置聯合使用。
11月12日 進行降下預演，同時釋放出刻有88萬人的名字的目標標定球和探測器MINERVA，但可能對該小行星引力場的估計誤差而失敗，沒有到達絲川小行星上[19]。
11月20日 第一次降落，但因為偵測到障礙物而自動停止，之後以每秒10厘米的速度再降落。期間因失去通訊30分鐘，當時地面站無法確定是否降落在絲川小行星上。由於降落時，着陸終止模式無法解除，因此無法發射採集樣本時用來撞起岩石碎片的子彈。但樣品艙可能採集到着陸時，因為推進器噴射而揚起的表面灰塵。
11月26日 第二次降落，只有着地後1秒即離開，地面站顯示降落與採集樣本的子彈發射整個過程正常執行。燃料發生洩漏的現象，在關閉閥門後已停止。
12月9日 通訊再度中斷，飛行器失聯。
2006年 1月23日 接收到從隼鳥號傳來的無線電訊號。
1月26日 確認情況：太陽能電池輸出過低、11個鋰蓄電池中有四個完全不能使用、燃料也幾乎流失。
2007年 1月17日 進行樣品容器保存至樣品艙膠囊作業，隔日確認完成。
4月25日 進行返回地球的航程。
2008年
2009年
2010年 6月13日 19:54 分離樣品艙
22:02 進行最後的地球攝影
22:28 通信中斷
22:30 控制室所有指令輸入完畢
22:51 重返大氣層，隼鳥號化為灰燼。
6月14日 16:38 樣品艙回收成功。
6月17日 樣品艙運回羽田機場，抵達日本相模原後，進行開封檢查作業。
6月18日 取出樣品艙內的容器，進行電腦斷層掃描(CT)。由於容器為密閉狀態，僅能確認沒有大於1mm的樣本存在（此時不確定內部是否有其他樣本）。
6月24日 對樣本容器（A室）進行開封[20]。
7月6日 嘗試從樣本容器中取出微小樣本[21]。
11月16日 確認採取的樣本為非地球物質，並且發表小行星25143(糸川)形成的方式[22]。
12月7日 對樣本容器（B室）進行開封[23]。
2011年 1月17日 發表日後對樣本分析的初步計劃。1月22日起在日本兵庫縣的「SPring-8」研究中心進行初步分析[24]。

2010年6月13日22時51分，完成任務後返回地球的隼鳥號進入大氣層，母船在穿越大氣層的時候化為灰燼；而裝着裝着小行星塵土樣本的樣品艙，則在距離地球兩萬公里遠的地方脫離母船。樣品艙降落在澳洲阿德雷德西北方的烏美拉沙漠中一個偏遠的軍事區內。

在穿越大氣層的過程中，母船的燃燒以及小太空艙的摩擦，製造了相當金星和半個滿月亮度的火流星。日本宇宙航空研究開發機構已經確認太空艙着陸的位置，[25]回收之後已密封運回日本進行進一步研究。

隼鳥號裝有4部NEC研製的離子推進器，因為宇宙中沒有空氣阻力即使依靠小功率輸出飛船提供持續的加速度，最終也能達到很高的飛行速度。隼鳥號只儲藏60公斤燃料，推進效率極高。

任務目標

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No 任務目標 達成得分數 達成度
1 離子引擎推進試驗 50分 達成
2 離子引擎長期連續稼動實驗 100分 達成
3 利用離子引擎達成地球重力助推 150分 達成
4 自律飛行控制接近微小而不會有重力產生的小行星 200分 達成
5 小行星科學觀測 250分 達成
6 從小行星進行樣本採取行動 275分 達成，然而採集用彈丸沒有發射成功
7 樣品艙重返大氣層並進行回收 400分 達成
8 小行星樣本回收 500分 達成[26]

任務目標設計是「100分為滿分但能有500分結果」的意義。2010年11月16日，日本正式發表在隼鳥帶回地球的容器中發現了1500顆從小行星帶回的微粒。這是人類首次從除月球之外的宇宙天體取回樣本。

研究成果

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2011年3月10日，日本宇宙航空研究開發機構的研究小組在美國德克薩斯州的『月球與行星科學大會』上，首次對外公佈隼鳥號帶回的微粒的初步分析結果。研究人員發現微粒中存在橄欖石、斜長石等岩石的大型結晶；研究人員認為，這些岩石可能曾經歷高溫。同時，他們還發現，微粒與地球上發現的一種隕石特徵一致，而且微粒受熱後產生的氣體不具備地球物質特徵。此外，在對岩石的檢測中未檢出有機物、碳元素等與生命有關的物質。[27]

各方反應

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政治界

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在隼鳥號回歸之前，於日本政府主導的事業評鑑中，JAXA等科學界預算遭到大量刪減，令隼鳥號的後繼機隼鳥2號預算嚴重不足而導致計劃停擺，在隼鳥號回歸之後，民間開始出現「希望隼鳥號後繼機的預算能夠被保留」的聲音，也在日本政界掀起一波檢討事業評鑑成果的聲音。

商界

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日本萬代公司將於2011年6月24日發售「隼鳥號」24分之1大小的模型。模型由日本宇宙航空研究開發機構監製，售價24150日元，該模型亦是萬代公司「成人超合金」系列的第三批產品。該模型主要材料是鋅合金，可以再現展開太陽能電池板和放出樣本採集容器等情景[28]。

網絡

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由於隼鳥號是在各種幾乎不可能的狀況下回到地球，在日本最大的動畫網站NICONICO動畫上也掀起一波隼鳥號熱潮，大量歌頌隼鳥號旅行的影片、歌曲因應而生。[29]

電影及紀錄片

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  • 「はやぶさ HAYABUSA BACK TO THE EARTH」：2009年4月1日於日本全國的天文館上映，其後角川電影配給於2011年5月14日開始在日本全國的電影院上映。香港的香港太空館也於2012年1月1日至6月30日間於何鴻燊天象廳上映此片。全編以電腦繪圖製作。
  • 「はやぶさ/HAYABUSA」：由二十世紀福斯電影製作與發行，於2011年10月1日在日本上映。2012年3月開始於美國十個主要城市上映。電影由堤幸彥監督、竹內結子主演。
  • 「はやぶさ 遙かなる帰還」：由東映製作於2012年2月11日發行上映。由瀧本智行監督、渡邊謙主演。
  • 「おかえり、はやぶさ」：松竹映畫製作與發行，於2012年3月10日在日本上映之3D電影。由本木克英監督、金子ありさ編劇，藤原龍也主演。

後繼機

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隼鳥2號

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主條目：隼鳥2號

設計上是與隼鳥號規格幾乎相同的「準同型機」，根據目前釋出的資料，與隼鳥號的不同點在於：

  1. 天線將從隼鳥號使用的舊型天線更換成與破曉號相同的平面天線。
  2. 攜帶自我構造彈，在小行星表面進行第一次採樣後，釋放彈頭在小行星表面上製造坑洞，之後於坑洞內採集樣本。
  3. 導致隼鳥號一連串故障的反作用輪增加一個備用。

2014年12月升空，目標為小行星龍宮。2019年2月，隼鳥2號在龍宮着陸，收集其表面樣本[30]。其回收倉於2020年12月着落至澳大利亞[31]，隼鳥2號探測器將執行探索小行星1998 KY26（英語：1998 KY26）的任務[32]。

隼鳥號MKII

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與歐洲太空總署合作的計劃，比起隼鳥號更為大型，預定前往D型小行星。

參閱

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參考資料

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  1. ^ NSSDC/COSPAR ID: 2003-019A. NSSDC Master Catalog Search. National Aeronautics and Space Administration. [2016-05-03]. （原始內容存檔於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). 遊・星・人 : 日本惑星科學會誌. 1997, 6 (2): 99-111 [2024-12-12]. ISSN 0918-273X. （原始內容存檔 (PDF)於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]. （原始內容存檔於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. 
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  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. （原始內容存檔於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. （原始內容存檔 (PDF)於2024-12-13） （英語）. 
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  27. ^ "隼鸟"号带回的微粒中发现疑为46亿年前的痕迹（双语）. 共同網. 2011-03-11 [2011-03-11]. （原始內容存檔於2011-03-16）. （簡體中文）（日語）
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  30. ^ 太平洋電腦網. 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]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於2020-12-06） （日語）. 
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註釋

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  1. ^ 日文中讀為「いと」的「糸」字為簡化自「絲」字的新字體，與中文或日文舊字體之「糸」字無關。

外部連結

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維基共享資源上的相關多媒體資源：隼鳥號探測器
維基新聞中的相關報導：en:Japanese probe snatches first asteroid sample
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