日本这次发射成功,值得鼓掌,但也还别急着下结论。因为真正决定最终成败的地方不在这70分钟,而在2029年那两次各2.5小时的着陆。
火卫一这颗长得像土豆的小卫星,人类至今没从它身上抠下过一粒沙子。日本这回要干的,就是从它身上挖土,再带回地球。
发射成功,就能算赢了吗?
凌晨4点41分点火,约70分钟后探测器被送入预定轨道,JAXA的人笑着鼓掌。
这是H3火箭的第10次飞行,而它前9次里炸了2次,2023年3月首飞失败那回,日本航天界的脸色不太好看。
这回它一口气刷新两项纪录:首次用加长型整流罩,首次把火箭开向别的行星轨道。
4.5吨的MMX,是日本有史以来送上深空的最重探测器之一,太阳能板完全展开接近9米宽,横过来差不多一辆公交车。这些数字只说明一件事,门是出了,路还长。
火卫一凭什么这么难啃?
火卫二的平均半径只有6.2公里,它和火卫一都小到没法把自己团成球形。火卫一是一块长约27公里、宽22公里、高18公里的不规则石头,表面重力只有地球的两千分之一左右。
在那儿着陆,感觉像把一颗气球按到蹦床上,稍微歪一点,探测器就弹起来、翻过去,然后一睡不醒。
更狠的是时间窗口。任务要求探测器两次着陆火卫一表面,每次只停留约2.5小时,在这点时间里完成着陆、挖到10克以上样本、再点火起飞。中间还得绕开疏松的尘土和满地岩石。
俄罗斯在这条路上摔了三次。1988年的福波斯1号和2号,2011年的福布斯-土壤,后者发射质量13.5吨,至今仍是火星探测器里的重量冠军,结果与火箭分离后主发动机没点着火,2012年1月坠进南太平洋,顺带把搭车的萤火一号也带走了。
事后调查更扎心:宇宙辐射让机载计算机双频道同时重启,而它用的还是抗辐射能力不足的进口芯片。深空探测这行,省钱的地方最后都会变成事故报告里的一行字。
日本的解法挺实在,着陆腿张开得很大,重心压到很低,落地瞬间用阻尼材料吃掉冲击,尽量不让它翻。
从火星采样又难在哪?
火卫一难,直接去火星表面挖土更难,两者不在一个量级。
火星有大气,探测器进去要过减速、隔热、开伞、反推着陆这几关。落下去还不算完,得在火星表面把样本装进小火箭,点火送进火星轨道,再和轨道器交会、把样本递过去,最后才谈得上回地球。
火星引力是地球的三成多,从那儿起飞比从月球费劲得多。
日本的履历表上,月球采样返回还是空白,只做到过月面无人软着陆。所以它这次绕开火星表面去够火卫一,我觉得这一步绕得聪明。
国内的天问三号走的是另一条路,2028年前后发射,目标取样不少于500克,直接把目标定在火星表面。
两条路没有高低之分,一个是先易后难,一个是奔着硬骨头去。
日本手里到底有什么底牌?
往回看,日本在小天体上是真有两把刷子。隼鸟号2010年带回丝川的微量尘埃,隼鸟2号2020年带回5.4克龙宫样本,是全球第一个完成小行星采样返回的国家,而且干了两次。
这次它也没打算单干。探测器由去程、探测、返程三个模块拼起来,法国和德国联合研制的探测车重约23公斤,边长约50厘米,先下去摸地形、测温度和成分;NASA提供气动采样器和伽马射线中子光谱仪。
科学上的账也算得清楚。火卫一的出身有两种说法,一种是被火星引力抓住的小行星,另一种是火星被撞之后溅出的碎片重新聚成。把样本带回地球放进实验室,答案基本就能定下来。
更妙的是,火卫一离火星只有约6000公里,地月距离的六十分之一,常年被火星溅射物砸中,样本里大概混着0.1%的火星物质。一勺土,两笔账。
还有一层打算。火卫一重力小,从它出发回地球省燃料,将来人类往火星去,它天然就是个中转站和观测哨。
所以它到底能不能成?
我的判断是,发射成功只占三成,剩下七成压在着陆和返回上。
日本上一次正经探火星还是1998年的希望号,主发动机点火异常,后来又挨了太阳耀斑,2003年12月任务终止。这笔旧账隔了快30年,还没翻篇。
H3火箭本身也不算让人放心,虽然2024年2月第二次飞行成功,稳定性仍在验证期。
另一头的压力来自时间。日本的计划表排得相当细:2027年8月抵达火星附近,之后花3年测绘选点,2029年着陆采样,采完还要观测火卫二,2030年11月启程,2031年7月把返回舱扔在澳大利亚。
这次任务的项目经理川胜康弘说得挺实在:发射不是终点,而是起点。这话放在这儿不算客套。
航天这件事不太温柔,它只认两样东西,数据和耐心。日本这次把火箭送上天,值得鼓掌;真正决定成败的那一脚,要等2029年踩在火卫一的尘土上。
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