科学研究 - 日本隼鸟2号史上最近距离飞掠小行星，距小行星表面仅400米

据日本国立研究开发法人宇宙航空研究开发机构（JAXA）发布的消息，日本开发的探测器“隼鸟2号”上月对小行星“鸟船”（Torifune）开展探测时，实现了小行星飞掠（Flyby）史上的最接近纪录。本次探测器距离小行星表面约400米，刷新了中国在2012年创下的纪录。在小行星飞掠中，还首次成功利用探测器发射的激光进行了精密测距。该成果拓宽了对小行星探测的可能性，同时也有助于获得可用于保护地球上的人类免受天体撞击的“行星防御（Planetary Defense）”技术。

隼鸟2号在最近距离前1秒拍摄的“鸟船”小行星（供图：JAXA、东京大学、千叶工业大学、东京科学大学、产业技术综合研究所、法国巴黎天文台、西班牙加那利天体物理研究所）

飞掠是指探测器不在天体上空驻留，仅近距离掠过目标天体，开展短时探测的作业模式。隼鸟2号为了在最接近时瞄准目标点，首先与地面通信，同时喷射加速用离子发动机（电推进发动机）反复进行轨道控制。于7月5日下午切换至探测器机载计算机自主控制模式，日本时间当日18时30分完成对“鸟船”的近距离飞掠。

最接近时，距离地球1亿公里之遥，相对速度为每秒5.3公里。详细解析结果显示，当时的距离距“鸟船”中心约744米，距表面约400米。超过中国月球探测器“嫦娥二号”于2012年接近小行星图塔蒂斯（Toutatis）表面约770米的纪录，刷新了小行星飞掠的最短距离纪录。

隼鸟2号飞掠“鸟船”（灰色区域）时最接近小行星的目标点（红色＋号）与实际位置（蓝色＋号）。距“鸟船”中心744米（供图：JAXA）

JAXA宇宙科学研究所的竹内央教授在7月30日的在线记者会上说明，一系列轨道控制过程非常顺利。他表示：“依靠机载自主控制，实现了依靠地面（通过通信控制）无法达成的这一最近距离的抵近。控制完成得十分完美”。不过在最接近前约10分钟，探测器未能获取用于拍摄天体并推算位置关系的“光学导航”数据，对精度产生了不良影响。因此最接近时偏离目标点约120米，但结果反而超过了原计划距“鸟船”中心约800米的目标值，达成了约744米的极近距离。

隼鸟2号反复进行轨道控制，不断缩小接近“鸟船”时的距离。最后第四次为探测器自主控制（供图：JAXA）

“鸟船”被认为是由两颗小行星碰撞并结合而成，外形如同带有细腰的雪人形状。详细解析显示，其长约840米，宽约340米。据称，本次飞掠探测也实现了对“鸟船”轨道参数的高精度推算。

本次在小行星飞掠中首次实现的激光测距，是一种通过向目标照射激光并根据反射回来的时间来计算距离的技术。在接近“鸟船”约4秒前和约3秒前，分别在大约20公里和大约15公里的距离处成功完成了测距。

激光测距概念图。隼鸟2号每秒照射一次激光。在距“鸟船”约20公里和约15公里的距离处成功测距（供图：JAXA等）

隼鸟2号曾于2018年6月至2019年11月，停留在另一颗小行星“龙宫”上空，并实施着陆及样本采集等作业。吉川真副教授介绍：“当时探测器向‘龙宫’降落的速度仅每秒数十厘米甚至更低。这套激光高度计原本就为此开发，并未设想用于本次5.3千米每秒的高速飞行场景”。JAXA等这样形容该项成果的价值：“如同骑射流镝马一般，骑手一边驾驭马匹一边调整姿势，在瞄准靶标的一瞬间即刻放箭；本次任务正是从高速飞行的探测器上，向小小的‘鸟船’发射激光完成瞄准的。”

通过飞掠探测，隼鸟2号还成功进行了拍照和红外相机等观测。关于科学成果，吉川表示：“已经获取了质量很高的观测数据，相关解析工作正在推进中，敬请期待后续科学成果”。

通过刷新飞掠探测的最接近纪录和成功进行激光测距，“获得了能提高未来探测自由度的重大成果”（竹内）。在行星防御领域，验证了将探测器撞击可能撞击地球的天体以改变其轨道所需的高精度控制技术。如果发现可能撞击地球的天体且时间紧迫，可以考虑将正在为其他目的航行的探测器派往进行紧急探测。此次任务也从侧面验证了这一方案的有效性。

团队负责人三桝裕也研究开发主干表示：“我为整个团队感到自豪。探测器又拿出了卓越的成果。”

隼鸟2号于2020年将“龙宫”小行星样本送回地球后，再度启航。截至8月14日，已经航行56亿多公里，当前位置距离地球约6800万公里。今后计划于2027年12月和2028年6月两次利用地球引力进行轨道变更的“引力助推”，于2031年7月抵达最终目的地小行星1998KY26。这是一张单程票，它将不再返回地球。