一周内两颗小行星迎来探测器首次近距离探测

七月初，太空探索领域迎来了一项非凡的成就：两艘探测器在短短一周内，相继对两颗此前从未被近距离探索过的小行星进行了访问。尽管这类新闻似乎已逐渐常态化，但其背后蕴含的科学意义和技术突破仍值得深入探讨。

太阳系小天体探索的新里程碑 迄今为止，人类已对大约二十多个太阳系小天体进行了近距离观测并获取了图像，其中包括六颗彗星和多颗小行星（如矮行星谷神星）。现在，这个名单上又增添了两位新成员：Kamoʻoalewa（卡莫奥阿莱瓦）和Torifune（鸟船）。

中国“天问二号”探测Kamoʻoalewa 中国国家航天局的“天问二号”探测器成功访问了小行星Kamoʻoalewa。这个名称是夏威夷语，意为“会移动的物体”，因为这颗小行星是在夏威夷被发现的。Kamoʻoalewa被认为是一个地球的“准卫星”，其轨道与地球相似，公转周期接近365天，因此它始终保持在地球附近，使得前往探测的旅程相对较短，仅耗时400天。

“天问二号”是继“天问一号”火星探测任务之后的又一重要项目。“天问一号”于2020年发射，成功实现了轨道器、着陆器和火星车的一次性部署，并传回了著名的火星“自拍”照片，展示了中国在深空探测领域的实力。而“天问二号”则专注于小行星的探测和样品采集。

探测器技术与挑战 最初估计Kamoʻoalewa的直径约为100米，但“天问二号”传回的图像显示其直径仅有约30米。由于其微小的体积，Kamoʻoalewa的引力几乎可以忽略不计，这给探测器着陆带来了巨大挑战。欧洲“菲莱”着陆器在彗星67P/丘留莫夫-格拉西缅科上的经历表明，即使配备鱼叉和钻头，也可能因引力不足而反弹。

为了克服这一难题，“天问二号”采用了创新的着陆系统：四个柔性着陆腿，其接触垫上设计有微小的“爪子”，能够抓住小行星表面的细小裂缝。此外，接触垫还覆盖了一种合成材料，能够像壁虎的脚一样“粘附”在表面，以确保稳定着陆。

超声波取样技术 在样品采集方面，“天问二号”摒弃了传统的旋转钻头。因为在微重力环境下，旋转钻头产生的反作用力可能导致整个探测器被推离小行星表面，同时钻头碎屑也可能堵塞钻槽。中国工程师们转而采用了超声波钻头技术。这种钻头通过压电晶体产生高频振动，能够将岩石粉碎成细小颗粒，类似于治疗肾结石的体外碎石技术。预计“天问二号”将采集约100克样品，并计划于2027年初完成取样，随后返回地球，将样品舱释放。此后，探测器将利用地球引力加速，前往下一个目标——彗星PanSTARRS，预计于2035年1月抵达。

日本“隼鸟2号”掠过Torifune 就在中国宣布“天问二号”成功的第二天，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）也发布了类似消息。经验丰富的“隼鸟2号”探测器，在其服役十二年后，成功近距离飞掠了小行星98943。这颗小行星此前没有正式名称，JAXA在2023年初发起了一项公众投票活动，最终由九名儿童组成的评审团将其命名为“Torifune”，意为“像鸟一样快，像岩石一样坚固的船”。

惊人的近距离飞掠 “隼鸟2号”以每小时18,000公里的相对速度飞掠Torifune，其轨迹精准而稳定。探测器在距离小行星中心800米，即距离其表面仅300米处掠过，这是迄今为止人类探测器与小行星最近距离的接触。在短短几秒钟的飞掠过程中，探测器相机捕捉到了Torifune的图像，令人惊讶的是，它呈现出花生状，与2005年“隼鸟”号探测器访问的小行星“丝川”（Itokawa）几乎一模一样。

“接触双星”小行星 丝川和Torifune都被归类为“接触双星”小行星，它们是由两块碎石通过自身引力作用结合在一起的。这些小行星很可能是在45亿年前太阳系形成时，由剧烈撞击产生的碎片在漫长岁月中逐渐聚集形成的。它们最初可能围绕彼此旋转，最终在潮汐力和轨道能量损失的作用下缓慢靠近并接触。它们仅靠微弱的引力和材料间的摩擦力维系在一起。

“接触双星”小行星似乎比之前想象的更为普遍。除了丝川和Torifune，欧洲“罗塞塔”探测器访问的彗星67P/丘留莫夫-格拉西缅科也具有类似的双瓣结构，形似橡皮鸭。此外，新视野号探测器于2019年拍摄到的太阳系最远天体“阿罗科斯”（Arrokoth）也呈现出这种形态。

尽管这种形态普遍存在，但丝川和Torifune在形状和大小（约500米长）上的惊人相似性仍然令人费解，以至于难以区分两者。这或许是图像拍摄角度的偶然结果。