日本隼鳥小行星探測器(小行星探測器)

隼鳥號（日文：はやぶさ，開發名稱為第20號科學衛星MUSES-C）是日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的小行星探測計畫。這項計畫的主要目的是將隼鳥號探測器送往小行星25143（又名“糸川”；Itokawa），採集小行星樣本並將採集到的樣本送回地球。

基本介紹

• 中文名：日本隼鳥小行星探測器
• 外文名：Hayabusa
• 型號：第20號科學衛星MUSES-C
• 國家：日本
• 暱稱：隼鳥號
• 發射時間：2003年5月9日
• 國際標誌：2003-019A
• 衛星目錄號：27809
• 發射重量：510kg
• 乾重量：380kg
• 火箭：M-V
• 返回地球：2010.06.13
• 著陸地：靠近Woomera，澳大利亞

簡介

隼鳥號原預計於2007年6月返回地球，但由於懷疑探測器的燃料泄漏，3年後於2010年6月13日日本時間22時51分返回地球，本體於大氣層燒毀，而內含樣本的隔熱膠囊與本體分離後在澳大利亞內陸著陸。隼鳥號在宇宙中旅行了七年，穿越了近六十億公里的路程。這是人類第一次對地球有威脅性的小行星，進行物質蒐集的研究，也是第一個把小行星物質帶回地球的任務。隼鳥號是吉尼斯紀錄認定的“世界上首架從小行星上帶回物質的探測器”。

其他太空飛行器，特別是由NASA傳送的Galileo和NEAR Shoemaker曾經訪問過小行星，但是Hayabusa飛行任務是第一次將小行星樣本返回地球進行分析的嘗試。

此外，Hayabusa是第一個旨在故意降落在小行星上，然後再次起飛的飛船（NEAR Shoemaker在2000年對433 Eros的表面進行了控制下降，但它並不是作為著陸器設計的，並且最終在其後被停用到達）。技術上，Hayabusa不是為了“土地”; 它只是用其樣品捕獲裝置接觸表面，然後離開。然而，它是從一開始就設計的第一個工藝與小行星的表面進行物理接觸。

儘管它的設計師打算暫時接觸，Hayabusa登入並坐在小行星表面約30分鐘。

歷程

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，動力改由另外三架引擎聯合使用，同時運作時間超過1000小時。

隼鳥號

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糸川的模樣。

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，但皆失敗而沒有到達糸川小行星上。

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糸川小行星上。由於降落時著陸終止模式無法解除，採集樣本時用來撞起岩石碎片的子彈，因此無法發射。但樣品艙可能採集到著陸時，地面揚起的灰塵。

11月26日第二次降落，著地後1秒即離開，地面站顯示降落與但採集樣本的子彈發射，整個過程正常執行。燃料發生泄漏的現象，在關閉閥門後已停止。

12月9日通訊中斷。

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。

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日樣品艙運回日本相模原，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[3]。

7月6日嘗試從樣本容器中取出微小樣本[4]。

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[5]。

12月7日對樣本容器（B室）進行開封。

2011年 1月17日發表日後對樣本分析的初步計畫。1月22日起在日本兵庫縣的“SPring-8”研究中心進行初步分析。

樣品的科學研究

隼鳥號接近小行星

在從保護塑膠袋中取出膠囊之前，使用X射線CT檢查膠囊以確定其狀況。然後從再進入膠囊中取出樣品罐。使用純氮氣和二氧化碳清潔罐的表面; 然後將其放置在罐開啟裝置中。當清潔室中的環境氮氣的壓力變化時，通過罐的輕微變形來確定罐的內部壓力。然後調節氮氣壓力以匹配內部罐壓力，以防止罐打開時任何氣體從樣品中逸出。

小行星顆粒的確認

2010年11月16日，JAXA確認，在Hayabusa樣品回收膠囊內的兩個隔室之一中發現的大多數顆粒來自Itokawa。識別用掃描型電子顯微鏡分析約1500粒如岩石顆粒，根據本JAXA新聞稿。在進一步研究分析結果和礦物成分的比較後，他們中的大多數被判斷為外星來源，並且肯定來自小行星鳶尾。

根據日本科學家，Hayabusa的樣品的組成更像隕星比已知的岩石來自地球。它們的尺寸大多小於10微米。該材料匹配來自Hayabusa的遙感儀器的Itokawa的化學圖。研究人員發現了Hayabusa樣品中橄欖石和輝石的濃度。

樣品的進一步研究必須等到2011年，因為研究人員仍在開發特殊的處理程式，以避免在下一階段的研究中污染顆粒。

2013年，JAXA宣布回收了1500顆外星顆粒，包括橄欖石，輝石，斜長石和硫化鐵礦物。顆粒的尺寸為約10微米。 JAXA通過分割顆粒，並在檢查其晶體結構進行樣品的詳細分析。

結果

2011年8月26日，“ 科學”雜誌發表了六篇文章，基於Hayabusa收集的灰塵。科學家對來自Itokawa的塵埃的分析表明，它可能最初是一個更大的小行星的一部分。從小行星表面收集的灰塵據信已在那裡暴露了大約八百萬年。

來自Itokawa的粉塵被發現是“與構成隕石的材料相同”。 Itokawa是一種S型小行星，其組成與LL 型隕石的組成相同。

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，首次對外公布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。

後繼探測器

隼鳥2號

隼鳥2號小行星探測器在設計上是與隼鳥號規格幾乎相同的“準同型機”，根據資料，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。

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。

2.導致隼鳥號一連串故障的反作用輪增加一個備用。

預定在2014年升空，前往C型小行星1999 JU3，於2018年到達並採集樣本後，於2020年返航。

隼鳥MKII

與與歐洲空間局合作的計畫，比起隼鳥號更為大型，預定前往D型小行星。