2020年12月6日凌晨3點(diǎn)，隼鳥(niǎo)二號(hào)回收艙降落在澳大利亞南部沙漠地區(qū)！2020年的首場(chǎng)采樣返回大戲落幕，和中國(guó)從月球上采樣返回不一樣，隼鳥(niǎo)二號(hào)是從數(shù)億千米外的龍宮小行星采樣返回的！
為什么近在38萬(wàn)千米外的月球不去，卻要跑到數(shù)億千米外小行星采樣，日本的技術(shù)真的比中國(guó)好嗎！
小行星采樣到底有多難？
日本的在隼鳥(niǎo)二號(hào)之前已經(jīng)執(zhí)行過(guò)一次小行星采樣，那次采樣目標(biāo)是“絲川”小行星，歷經(jīng)7年時(shí)間，從小行星取回了大約1500?！敖z川”小行星塵埃！盡管只有微顆粒，但總算辛苦沒(méi)有白費(fèi)，JAXA還是拿出了不少論文，至少小行星采樣過(guò)程還是從頭到尾練習(xí)了一遍！
隼鳥(niǎo)一號(hào)返回
而隼鳥(niǎo)二號(hào)其實(shí)和一號(hào)沒(méi)什么直接關(guān)系，但同樣也是小行星采樣，這次目標(biāo)是小行星“龍宮”，由于隼鳥(niǎo)號(hào)的經(jīng)驗(yàn)，這次就順利多了，無(wú)論是離子發(fā)動(dòng)機(jī)，還是采樣結(jié)構(gòu)等都得到了很大的改善，花了6年時(shí)間，終于從“龍宮”小行星采樣帶回了5.4克樣品！
日本兩次都成功，小行星采樣很容易嗎？
中肯一點(diǎn)評(píng)價(jià)，小行星采樣還是很難的，我們可以從多個(gè)角度來(lái)簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)下小行星采樣的難度，首先則是從小行星距離和軌道方面來(lái)考慮。
絲川小行星的軌道
絲川小行星是一顆阿波羅型小行星，這種小行星的特點(diǎn)是會(huì)穿越地球軌道，它們?cè)谖磥?lái)某個(gè)時(shí)候有和地球相撞的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)然這個(gè)未來(lái)可能很遙遠(yuǎn)，研究它們的由來(lái)有很多意義，比如這些小行星和地球相撞的可能，對(duì)太陽(yáng)系起源的追溯等等！
龍宮小行星和絲川小行星同樣屬于穿越地球軌道的近地阿波羅型小行星，不過(guò)和黃道面有比較大的傾角為5.88°（絲川小行星為1.622°）。
由于這兩顆小行星都是近日點(diǎn)穿越地球軌道，遠(yuǎn)日點(diǎn)大約在1.189AU（龍宮）、1.695AU（絲川小行星），因此發(fā)射到這個(gè)軌道的探測(cè)器需要比較大的能量，并且任務(wù)執(zhí)行期會(huì)很長(zhǎng)，因?yàn)樗枰诃h(huán)繞太陽(yáng)的過(guò)程中變軌并且追上這顆小行星，然后伴飛、探測(cè)、研究與著陸取樣等，由于公轉(zhuǎn)過(guò)程中距離遙遠(yuǎn)，因此難度確實(shí)不??！
龍宮小行星和隼鳥(niǎo)二號(hào)探測(cè)器
從測(cè)控角度考慮：首先需要全球測(cè)控，不過(guò)JAXA可以和NASA深空測(cè)控網(wǎng)合作，并且對(duì)探測(cè)器的甚長(zhǎng)基線定位也可以利用NASA的射電望遠(yuǎn)鏡，不過(guò)日本有自己的甚長(zhǎng)基線定位網(wǎng)絡(luò)，但技術(shù)上還是有難度，至少甚長(zhǎng)基線干涉幾乎還是要過(guò)關(guān)的！
從登陸技術(shù)考慮：小行星由于質(zhì)量很小，因此靠近時(shí)稍稍做個(gè)制動(dòng)與減速即可，從發(fā)動(dòng)技術(shù)來(lái)說(shuō)不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)獨(dú)立的減速登陸發(fā)動(dòng)機(jī)，也不存在著陸器和上升器的差別，整個(gè)探測(cè)器靠過(guò)去采樣然后返回，當(dāng)然實(shí)際沒(méi)有筆者說(shuō)的那么容易，由于路途遙遠(yuǎn)，控制難度還是極高的。
從采樣技術(shù)考慮：隼鳥(niǎo)二號(hào)的采樣分個(gè)步驟，首先會(huì)發(fā)射一枚鉭質(zhì)彈丸，攪動(dòng)小行星表面物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)進(jìn)入采樣桿頂部的采集容器中。整個(gè)采樣過(guò)程只持續(xù)一秒左右，類似于蜻蜓點(diǎn)水，采樣完成后姿控發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)立即點(diǎn)火將隼鳥(niǎo)二號(hào)推離龍宮小行星。
從回程技術(shù)考慮：隼鳥(niǎo)二號(hào)的返回艙也是一第二宇宙速度返回，不過(guò)它是彈道返回，這個(gè)小臉盆大小的返回艙，很難進(jìn)行水漂彈道操作，不過(guò)能安全返回，也是相當(dāng)不錯(cuò)的技術(shù)。
日本月球采樣的難言之隱：核心技術(shù)無(wú)法超越
從這些角度看，日本的小行星探測(cè)技術(shù)起點(diǎn)是相當(dāng)高的，但看到這里的讀者們肯定會(huì)有一個(gè)疑問(wèn)，為什么日本放著38.4萬(wàn)千米外的月球不管，跑到數(shù)億千米外的小行星采樣，真的是顯擺技術(shù)嗎？
飛天羽衣號(hào)
其實(shí)還真不是這樣，JAXA有一個(gè)難言之隱，我們來(lái)簡(jiǎn)單回顧下日本的探月歷程，1990年日本就發(fā)射了第一顆月球環(huán)繞探測(cè)器，這是繼蘇聯(lián)和美國(guó)之后全球第三個(gè)向月球發(fā)射探測(cè)器的國(guó)家！
此后一直到2007年9月14日發(fā)射了月亮女神號(hào)月球探測(cè)器，比中國(guó)嫦娥計(jì)劃的第一顆環(huán)月探測(cè)衛(wèi)星嫦娥一號(hào)的10月24日早了一個(gè)多月，但此后日本除這兩個(gè)探測(cè)器外再無(wú)訪問(wèn)月球的探測(cè)器！
反觀中國(guó)，在嫦娥一號(hào)后，2010年10月1日發(fā)射了嫦娥二號(hào)、2013年12月2日發(fā)射的嫦娥三號(hào)在虹灣登陸成功，2014年10月24日嫦娥五號(hào)T1飛行器以水漂彈道從月球軌道返回成功在內(nèi)蒙古成功著陸，2018年12月7日發(fā)射的嫦娥四號(hào)在月球南極艾肯特盆地馮卡門(mén)撞擊坑著陸成功，2020年11月23日發(fā)射的嫦娥五號(hào)在月球風(fēng)暴洋北部的呂姆克火山附近采樣并成功返回地球！
其實(shí)日本曾經(jīng)是有月球登陸計(jì)劃的，1991年日本啟動(dòng)“月球-A計(jì)劃”，目標(biāo)是在1995年發(fā)射探測(cè)器，該探測(cè)器計(jì)劃攜帶兩個(gè)穿透式著陸器，在著陸過(guò)程中將其射出，用于探測(cè)月球內(nèi)部的構(gòu)造，但有一個(gè)技術(shù)日本一直無(wú)法突破，就是月球表面的著陸技術(shù)！
各位應(yīng)該記得中國(guó)當(dāng)年突破7500牛頓的可變推力著陸發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的大新聞，這種發(fā)動(dòng)機(jī)是在月球登陸的必備技術(shù)，最早出現(xiàn)在阿波羅登月計(jì)劃中，在飛船和探測(cè)器接近月面過(guò)程中無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)推力，最終穩(wěn)穩(wěn)落月，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)非常關(guān)鍵！
嫦娥四號(hào)可變推力發(fā)動(dòng)機(jī)月面著陸示意圖
中國(guó)在2005年7月，可變推力發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)成功，2008年嫦娥計(jì)劃的7500牛頓可變推力發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始研制，到2013年嫦娥三號(hào)成功著陸虹灣，此后四號(hào)和五號(hào)連續(xù)成功，經(jīng)受住了嚴(yán)格的實(shí)戰(zhàn)考驗(yàn)！中國(guó)的可變推力發(fā)動(dòng)機(jī)其推力變比為6.87比1，能在1200N至7500N之間進(jìn)行推力無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)！
當(dāng)然月面登陸不只是發(fā)動(dòng)機(jī)，還有地形匹配導(dǎo)航以及障礙物自動(dòng)識(shí)別與落月等，還有地球返回技術(shù)，但在這些技術(shù)中，月面著陸和地球返回兩項(xiàng)技術(shù)是最難的，其中水漂彈道返回技術(shù)可以讓返回艙在抗燒蝕上減重不少，這也是嫦娥五號(hào)無(wú)人探測(cè)器帶回樣品達(dá)到1731克的原因，并且這還只是開(kāi)胃菜，相信下次的采樣量會(huì)更大！
所以現(xiàn)在的日本在深空探測(cè)上，哪都敢去，但無(wú)法執(zhí)行月球和行星著陸探測(cè)，因?yàn)楦忻蓝硐啾?，還是具有數(shù)量級(jí)的差別！
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