隼鸟2号：被扔了“炸弹”的“龙宫”怎么样了？

亲爱的观众盆友们，本期隼鸟2号小剧场又回归了！接下来将是n篇鸽了小半年没更新的“进展”。

先复习一下前情提要：上回说到，今年2月22日成功完成第一次着陆采样的隼鸟2号没有停下脚步，而是趁胜追击在4月5日向小行星“龙宫”投下了一枚大型炸弹——重达14公斤的撞击器（Small Carry-on Impactor，简称SCI），方便隼鸟2号在第二次着陆采样时能够采集到龙宫内部炸出的新鲜物质。

隼鸟2号投下撞击器&采样示意

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来源：JAXA[1]

而另一边呢，肇事鸟隼鸟2号本鸟机为了不被炸出的溅射物撞伤，丢完“炸弹”拔腿就跑，只留下一个DCAM3相机来拍摄这场爆破大戏。

隼鸟2号投下撞击器之后的躲避计划。来源：JAXA[2]

那么……

 丢下“炸弹”之后，发生了什么？

这几点是很快可以确认的[3]：

1. 隼鸟2号计划分离撞击器的位置是准的，和实际位置误差在10米之内；

2. 隼鸟2号携带的广角光学导航相机ONC-W1、热红外成像仪TIR等多种遥测手段（详见：JAXA隼鸟2号科学仪器全解读）都拍摄到了撞击器SCI确实成功与隼鸟2号分离的画面，而且可以借此推算出撞击器的分离速度约为20厘米/秒，符合预期；

   分离数秒后ONC-W1相机拍摄到的，自由落体中的撞击器SCI

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   来源：JAXA、东大等[3]

   TIR成像仪更是在隼鸟2号不断上升的过程中拍到了撞击器SCI不断降落的画面，此后约40分钟，撞击器爆破撞击龙宫表面

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   图幅纵向约100米范围，上方是龙宫的北极方向。来源：JAXA、足利大学等 [3, 4] 
   

   撞击器SCI爆破185秒前，高分辨率的DCAM3-D相机也拍摄到了降落中的SCI

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   来源：JAXA[3]
   

3. 撞击器SCI的引爆高度大约在300米；

4. DCAM3相机拍摄和传回的照片确认撞击器确实成功撞上了龙宫表面，撞出了肉眼可见的溅射物；

   撞击器SCI爆破数秒后，低分辨率的DCAM3-A相机拍摄到的龙宫表面扬起的溅射物。来源：JAXA[3] 

   DCAM3相机拍摄的照片还显示，溅射物的飞溅持续了数百秒，是同尺度撞在地球上的撞击事件持续时间的约300倍，这是龙宫上低重力的结果。
   

   撞击器SCI爆破3秒后，高分辨率的DCAM3-D相机拍摄到的龙宫表面扬起的溅射物。来源：JAXA[3] 
   

5. 隼鸟2号顺利逃离到了安全区域“避险”，探测器一切正常，逃跑大作战圆满成功。 

但在撞击发生后的很长一段时间里，我们所知的也仅限于此了——不管是已经飞走的隼鸟2号，还是分离之后就再也无法调整轨道的DCAM3相机，都没办法飞到撞击点正上方去一探究竟。

这个任务，只能等到尘埃落定之后，隼鸟2号再次飞回去调查。

 从“避难”到回归

4月9日，一路撒脚狂奔的隼鸟2号已经飞离小行星表面100公里远，终于准备开始返回了

4月18日，隼鸟2号绕了一个大圈终于如期重新回到距离龙宫表面20公里处的悬停位置。

2019年4月5日-4月18日，隼鸟2号的“避难”路线。修改自：JAXA[3]

 炸前VS.炸后

为了更好地对比炸前和炸后的龙宫表面，隼鸟2号项目组特意在炸前和炸后分别安排了一次观测来做对比：

- 2019年3月20-22日，撞击坑搜索探测（撞击前），代号CRA1

- 2019年4月23-25日，撞击坑搜索探测（撞击后），代号CRA2

两次的探测流程完全相同，都是从悬停位置下降到撞击区上空1.7公里处拍摄照片，然后返回悬停位置。

前后两次撞击坑搜索探测的流程，时间是日本时间。来源：JAXA[3]

两次的探测区域当然也是完全一样的，精准对照组▼

前后两次撞击坑搜索探测的区域。来源：JAXA、东大等[3]

前后对比可以看到，撞击器SCI引爆后撞出的主撞击坑非常明显，形状近乎圆形，直径超过10米，深度约2-3米，位置与预定撞击点只差了25米▼

值得注意的是新撞出的撞击坑内部呈暗黑色，表明挖出的新鲜物质似乎比表面物质颜色更暗。来源：JAXA、东大等[5]

动图对比还能更清楚地看到，撞击还挖掘出了新的石块，散落在撞击坑周围。原本就有的一些石块也因为撞击而改变了位置▼

来源：JAXA、东大等[6]

新形成的主撞击坑周围也有新变化：一些疑似副撞击坑的小型洼地（下图上面的红圈）形成；一些石块也发生了明显的移动（下图下面的红圈内）▼

撞击前vs撞击后。来源：JAXA[7]

这些疑似的副撞击坑（注意不是二次撞击坑）呈椭圆形分布在撞击点的周围，很可能是撞击器SCI爆破时产生的碎片撞上龙宫表面形成的。

副撞击坑的分布。来源：JAXA[5]

这和原本的预期以及实验是完全一致的▼

2009年展开的模拟撞击试验（撞击体直径5厘米，撞击速度2.1公里/秒），注意看溅射毯刚开始飞出的时候外围一圈就已经开始形成副撞击坑了。来源：JAXA[7]

2011年用更大的撞击体（直径15厘米）进行的实验显示的碎片溅射分布。来源：JAXA[5]

对相同条件（质量、速度、角度）的撞击物，撞上强度和粘性越强的表面，产生的溅射物越少，溅射范围也越小。而隼鸟2号此次的撞击实验结果则显示，龙宫表面物质是几乎没有强度和粘性的。

没有强度的表面vs有强度的表面。来源：JAXA [5]

知道这个有啥用呢？可以约束龙宫表面的年龄。

在《科学》杂志：隼鸟2号的“龙宫”探险发现了些什么？里我们讲到过，按现在龙宫上直径100-200米的撞击坑密度可以推算龙宫表面的年龄，但是有前提条件：

- 如果表面物质之间完全没有粘性的话，龙宫表面的年龄应该在900万年左右，

- 如果表面物质之间有干燥的土壤那种程度的微弱粘性的话，龙宫表面的年龄应该在1.6亿年左右。

龙宫表面的撞击坑密度与年龄的关系。来源：[8]

这么看来龙宫表面相当年轻嘛

 接下来…

结束了代号为CRA2的炸后探测后，小行星龙宫将在5-7月逐渐接近近日点（9月抵达近日点），也就是说，龙宫表面的温度将越来越高…越来越不适合着陆采样。

因此，第二次着陆采样必须要在7月结束之前完成，而在这之前，还有一堆准备工作要再来一遍：

- 调查着陆区一带地形

- 判断能否安全着陆

- 选择着陆点

- 丢下标记球

- ……

没错，还是一样的配方还是熟悉的味道！那么下期再见~

 还有一点想说的

值得一提的是，隼鸟2号的每次重要行动，JAXA都会安排实时直播和事后的新闻发布会。可以说隼鸟2号的所有动态和细节，都有详尽的资料可供下载和了解。

随便来张DCAM3相机的内部结构图▼

每次发布会之后还会有详尽的总结资料，日英双语版整理好了上传▼

这个是惯例了，习惯了居然倒也觉得寻常了。

但JAXA依然觉得不够，还有可改进的地方。

从投放撞击器SCI的这次直播开始，JAXA还贴心地加了简要的实时字幕——为的是方便听障患者也能实时无障碍地跟进直播内容。

直播页面截图示例。来源：JAXA [9]

值得我们学习的地方还有很多呀！

 拓展阅读

关于作者

灰原哀博士（haibaraemily），从事行星科学研究，本公众号主页君。更多精彩，欢迎关注公众号~

知乎、微博、果壳：@haibaraemily

 参考

[1] JAXA | 「はやぶさ2」タッチダウン想像図CG/"Hayabusa2" CG Animation

https://www.youtube.com/watch?v=OR-vN1xyfF0

[2] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/enjoy/material/press/Hayabusa2_Press20190318_ver8.pdf

[3] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/enjoy/material/press/Hayabusa2_Press20190411_ver10.pdf

[4] TIRによって撮影されたSCIが降下していく様子 https://youtu.be/AyGHWF8B92s

[5] http://www.hayabusa2.jaxa.jp/enjoy/material/press/Hayabusa2_Press20190509_ver6.pdf

[6] https://twitter.com/haya2_jaxa/status/1121351488456908800

[7] http://ima.hatenablog.jp/entry/2019/05/09/150000

[8] Sugita, S., Honda, R., Morota, T., Kameda, S., Sawada, H., Tatsumi, E., ... & Sakatani, N. (2019). The geomorphology, color, and thermal properties of Ryugu: Implications for parent-body processes. Science, 364(6437), eaaw0422.

[9] 「はやぶさ２」衝突装置運用管制室ライブ配信（19/4/5）

https://www.youtube.com/watch?v=bv2ykuJDcBo