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隼鸟2号：标记球和巡视器的奇幻环球旅程

行星事务所

2年前浏览1445

上回说到，2019年7月11日，JAXA的隼鸟2号小行星探测器在已经不那么健康的状态下，依然以超越前次的着陆精度顺利完成了第二次着陆采样。

2019年7月25日16:01（机上，北京时间），隼鸟2号在5公里高度处用ONC-T相机拍摄的第二次着陆采样点“万宝槌”。彼时的太阳高度角是观察石块的阴影、人工撞击坑的凹凸等地形的好时机。来源：JAXA、东大等 [1]

这意味着隼鸟2号已经完成了所有重要探测任务，只剩下最后一个小kpi了。

那就是：投下最后一枚巡视器MINERVA-II2。

隼鸟2号此行共携带了三枚巡视器和一枚着陆器，由多国、多机构合作研制和运营。

巡视器MINERVA-II1A和1B均由JAXA研制和运营，着陆器MASCOT由德国宇航中心（DLR）和法国宇航局（CNES）共同研制和运营。

而最后剩下的一枚巡视器MINERVA-II2，则是由日本的多个大学联合研制和运营的。

在此之前，隼鸟2号已经在2018年9月21日顺利投下了两枚巡视器MINERVA-II1A和1B，同年10月3日顺利投下着陆器MASCOT（详见：进击的隼鸟2号）。

隼鸟2号携带的两枚巡视器MINERVA-II1（左）和着陆器MASCOT（右）。来源：JAXA [2]

这几个小家伙如今怎么样了？

着陆器MASCOT主要靠锂电池供电，电池用完即任务结束。2018年10月4日，在马力全开工作了17个小时（也就是龙宫上的约两天）、弹跳移动了不止一次、完成了预定观测并顺利传回所有数据之后，MASCOT结束任务。

两枚巡视器MINERVA-II1在龙宫表面完成了多次跳跃、拍照等探测，成功实现人类首次在小行星上释放巡视器并拍摄和传回照片的壮举▼

巡视器MINERVA-II 1B在2018年9月23日落地前（左）和落地后（右）拍摄的龙宫照片。来源：JAXA [3]

两枚巡视器此后依然健在。北京时间2019年8月2日12:15-12:25，隼鸟2号项目组收到来自巡视器MINERVA-II1B（昵称OWL）的遥测讯号——随着小行星龙宫不断靠近太阳，两枚探测器都已从冬眠状态苏醒，等待接下来的观测安排。

而跟着隼鸟2号一起经历了又炸又撞一系列大小战役的MINERVA-II2，终于等来了分离的时刻。

MINERVA-II1和II2的位置。来源：JAXA

但它已经“坏”了很久了…

从2018年11月开始，隼鸟2号在例行检查中就已经发现MINERVA-II2只能保持通讯，但无法启动数据处理等响应了，之后多方努力也没能恢复。也就是说，最初计划的着陆龙宫表面、移动和拍照等工作都无法完成了。

MINERVA-II2基本情况。改编自：东北大[4]

尽管如此，MINERVA-II2运营小组始终没有放弃废物再利用在仅有的条件下努力让这枚巡视器依然有科学产出，而是想尽办法让MINERVA-II2去干点别的。

最终，项目组彻底改变了最初的方针，决定安排MINERVA-II2在2019年9月24日，以距离龙宫表面相对较高的高度上（1公里高度处）分离和抛下，观察它在龙宫微弱引力下的运动状态，同时提升龙宫的重力场模型。

说扔就扔？才没那么简单！

说扔就扔？了解JAXA作息的你们也肯定预感到了——怎么可能！

当然要：先，演，习，啊！

在正式扔之前，隼鸟2号项目组又双叒叕安排了一次演习：先在9月5日把两颗标记球（假装是巡视器）从1公里高度处扔下来试试。

不过，这次演习很快就被延迟到了9月17日，因为隼鸟2号又出了点问题——这次的问题出在动量轮上。

蒙酱在介绍黎明号、开普勒号、隼鸟初号时都提到过动量轮这种永恒的痛，这是一种通过高速转动来控制探测器姿态的装置。探测器最起码需要三个动量轮才能完全控制姿态。

隼鸟2号带了四个动量轮，用三个，备用一个，而且非常幸运，这次一个都没挂。

隼鸟2号四个动量轮的位置和实物图。来源：JAXA [5]

到了8月29日，隼鸟2号项目组计划在返回地球前测试一下这个备用动量轮的性能，结果就出了点异常。

要紧倒是不要紧，排查一下原因就完事儿了的事，就是隼鸟2号的系统设置嘛，我们前面说过的，是超级超级谨慎的——稍有风吹草动撂挑子就跑。

结果就是隼鸟2号吓得立刻进入了自保模式（self-hold）：太阳能板转向太阳保持供电、除了通讯这种必要的操作之外的其他所有仪器全部关闭，机体通过自旋来维持姿态稳定——总之就是进入最省电、最安全的模式。为了防止探测器在这种状态下撞上小行星，隼鸟2号还朝着远离龙宫的方向加速狂奔了一段

嗯，直到9月3号，隼鸟2号还在返回伴飞位置的路上…没办法按原本的计划进行了…只好延期。

标记球E和C的奇幻旅程

9月12日，隼鸟2号再次开始下降，于9月17日在约1公里高度处，以5分钟间隔先后顺利投下两枚标记球E和C，之后一边追踪标记球拍照，一边上升回到伴飞位置。

改编自：JAXA [6]

等等…1公里？好像哪里不对？隼鸟2号的前三个巡视器和着陆器是从哪里扔的来着？？？

是的，隼鸟2号当初是在50-55米高度上释放的两枚巡视器MINERVA-II1，在约51米高度上释放的着陆器MASCOT。

1公里？？？这也太高了吧？！

没错，本着尽最大努力在这颗小行星上玩出花儿来的态度，两枚标记球分别以赤道方向（E球）和南北极方向（C球）投向龙宫。

隼鸟2号以11厘米/秒上升的过程中拍摄的两枚标记球，每4秒一张（共1分钟），实际标记球此时的垂直速度几乎为零，水平速度大约12厘米/秒（方向大约是红色箭头方向）。时间是北京时间。来源：JAXA、千叶工大等 [5]

之后，它们会各自花上一段很长的时间、经过一条从未有过的轨迹，才能落在引力微弱的龙宫表面。

两枚标记球的计划轨道（左）和实际轨道（右）。来源：JAXA [6]

约5个地球日过去，两枚标记球在环绕龙宫数圈之后，终于落在了小行星龙宫表面。

来源：JAXA、千叶工大等 [6]

这是人类迄今为止向地外天体投放的最小的人造小天体（直径10厘米），也是世界首次成功向环小天体轨道投放复数颗人造天体。

为此，隼鸟2号项目组把TM-C和TM-E两颗标记球命名为斯普尼克和探险者，显然，这得名于人类最早的两颗人造卫星斯普尼克1号（Sputnik 1）和探险者1号（Explorer 1）。不过对应关系不是按照时间先后，而是按照首字母的相似度（说是S比较像C你能信？）以及大轨道倾角的普尼克1号和极轨道的TM-C的轨道相似度。