飞向小行星

【日本《日刊工业新闻》4月16日报道】题：日本宇宙科学研究所向探测小行星发起挑战
探测地球外的天体的目的在于，从那里带回宝贵资料，以了解地球和太阳系的生成及生命的起源。让宇宙飞船飞向遥远的天体，带回石头和土壤等样品，这决不是轻而易举的事情，而宇宙科学研究计划向这个艰难的事业发起挑战。该研究所计划向围绕太阳旋转的小行星发射探测器，带回那里的土壤，开发出必要的相关技术，其中包括开发长距离飞行所不可缺少的高性能发动机，以及再次重返地球的系统等。
天体诞生时的信息
一提到地球外天体的样品，人们会立即想到阿波罗号宇宙飞船从月球带回的石头。但是如果行星达到月球那么大，石头很可能是在月球生成时的高温、高压状态变得冷却、凝固的漫长过程中形成的，它未必能准确记录太阳系生成时的状况。因为小行星生成后立即就凝固了，所以在很多情况下小行星能很好地记录当时的状态。
宇宙科学研究所目前打算向距离地球比较近、绕太阳旋转的小行星“1998SF36”上发射探测器。该研究所计划在2002年冬天利用“MV火箭”发射探测器，在2004年5月前后利用地球引力的“借力飞行轨道”操作使探测器提速，2005年6月到达目标。探测器用半年左右的时间在小行星上空进行观测飞行，然后在其表面着陆，采集样本，2007年6月返回地球。
新型离子发动机
这次的发射计划目的完全在于实际验证从小行星带回真正样品的技术。比如评价用于主发动机的最新式离子发动机的性能。离子发动机是利用电解推进剂时产生的电位差获得推力，它比使用化学燃料的发动机喷射速度更快，还可以节约推进剂。但是它的推力相对比较小，所以需要长时间燃烧。
过去的离子发动机是通过直流放电生成等离子，如果燃烧1万小时，电极就会消耗殆尽，所以只能靠辅助发动机，而新开发的离子发动机用微波生成等离子，因此耐久力是过去离子发动机的两倍。
如何软着陆
该研究所也非常关注探测器在小行星上着陆的技术。为了在不了解着陆地点状况的小行星着陆，必须有高水平的导航、制导和控制技术。探测器需要通过照相机及激光高度测量仪等多种光学传感器，准确掌握距小行星的高度和所处地点的情况，然后利用自我控制系统软着陆。这些视觉信息的处理能力是非常关键的问题。
具体做法是，从探测器上向预备着陆地点投下人工标识物，另一方面把着陆地点周围有明显特征的地形作为标志，一边识别地形位置，一边控制探测器的着陆姿态。着陆后立即向地表射入5至10克的小弹丸，把地表溅起的粉尘和碎末吸入飞船。探测器在小行星上逗留的时间只有1秒钟左右。
再次进入大气层
取得探测器回收舱再次进入大气层时的技术数据也是重要使命。从小行星的飞行轨道直接进入大气层与地球卫星进入大气层不同，从小行星轨道直接进入大气层时，进入速度可达每秒12公里，回收舱因同大气摩擦产生的热度要比航天飞机高几十倍。开发耐热材料尽管是日本非常擅长的领域，但是新的耐热材料能保证在那样的高温下不发生意外吗？这是检验今后能否安全带回小行星样本的关键。