在过去的一周里,我们收到了一组来自小行星162173龙宫(Ryugu)表面的惊人图片。得益于日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的隼鸟2号(Hayabusa 2)项目,目前正有一对小小探测器在这个古老天体上的某处“漫游”。
这一对机器,MINERVA-II1A和MINERVA-II1B,在整组被运往龙宫(Ryugu)上的、真正出色(而且略有压倒性的)科学探索设备之中,仅仅是一小部分。这组设备还包括2个附属的探测车登陆装置、多个红外可见相机、1个样品返回系统和1个样品返回舱、1个冲击器(用以在小行星表面释放样品)、5个在设备降落到行星表面的过程中起导航作用的豆袋状“标记物”、1个激光高度计……等等。
如果说隼鸟2号是一辆汽车,那么它载满了所有可选的额外配件。下图包括了部分配件:
目前部署的探测器为小型圆柱体,在地球上重约2.4磅(约1.09kg)。探测器表面覆有防止其深陷于小行星土壤的太阳能电池板和尖钉,可以在小行星表面四处移动。但是在龙宫(Ryugu)这样一个直径只有一千米的小型天体上,天体的表面重力非常小——重力提供的下降加速度仅为0.0001米每秒,换句话说,这大约是地球重力加速度的0.001%。
这样微弱的重力带来的挑战就是,如果使用传统的轮子或推进器,细微的旋转或者移动都会使探测器漂浮到太空中去。同样的,砾石遍布、尘埃堆积的天体表面也提升了探测器被卡住的几率。
所以MINERVA探测器解决这些问题的关键在哪?答案是一个由内部电机驱动的“力矩器”——总的来说是一个小的圆柱体,它可以通过旋转和停止旋转,向探测车传递一个等大但方向相反的力。这个装置位于探测车内部的一个转盘上,所以这种用于跳跃的扭转力可以面向任何方向。一旦跳起,探测器就将沿着一条弧形轨迹做惯性飞行(联想高中物理知识)以重新降落到新的位置上去。
在这一项目的其他可移动元件中,另外一个探测器MINERVA-II2(至少我认为这就是它的名字,日本宇宙航空研究开发机构简直和苹果公司一样“擅长”于给它们的产品起名呢)小小的身体里面实际上被塞进了四种不同的运动装置。其中包括一个“板簧屈曲装置”,虽然听起来有点像维多利亚时代的东西,但也同样令人兴奋。
隼鸟2号项目所体现的工程才华和其项目本身的科学目标一样迷人。同时我也发现,这一项目在理论方法上与许多欧美国家的太空项目存在着有趣的差异——它是复杂的,充满了想法,有复杂多样的装备,有一种随心所欲的处事方式,有备用的工具以及备用的行动。鉴于小行星上很大程度未知的地形环境,我感觉这会是一种非常好的用以开展勘探工作的方法。
作者:Caleb A. Scharf
翻译:黄奇芳
审校:施怿