JAXA评估2030年代彗星取样返回任务NGSR 目标锁定289P/布兰潘

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日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)在小天体探测与取样返回领域持续推进任务布局。在“隼鸟号”和“隼鸟2号”之后,JAXA即将通过火星卫星探测任务(Martian Moons eXploration,MMX)访问火星卫星。与此同时,JAXA也在评估面向2030年代的大型任务“下一代小天体返回任务”(Next Generation Small-Body Return,NGSR),相关任务概念已在月球与行星科学会议(LPSC)发表论文。

NGSR的主要目标为彗星289P/布兰潘(Blanpain)。该彗星1819年首次被发现,随后一度被认为“失踪”,直至2003年重新被确认。由于活动度较低,它曾被误判为近地小行星;2013年出现意外活动爆发后,被确认具有彗星属性。公开信息显示,该彗星体积较小,估计半径约160米。其相对较低的气体与尘埃产生率,被认为有利于航天器在近距离开展操作,降低在高活动彗星环境下作业的风险。

根据论文披露的任务设想,NGSR希望获取彗星表层以下更为原始的冰与尘埃样本。JAXA在材料来源研究方面的目标之一,是通过彗星样本识别形成太阳与行星的物质可能来自何种恒星环境。论文指出,相比经历长期加热与改造的小行星,彗星长期远离太阳,可能更有利于保存早期太阳系的原始物质。

任务的另一项重点是行星形成过程研究。论文提到,目前仍不清楚微小尘埃颗粒如何在气体阻力等因素影响下聚集为公里级“行星胚胎”。为此,NGSR计划通过部署地震仪并使用双基地雷达探测彗星内部结构,寻找米级空洞等特征,以获取与早期聚集机制相关的线索。

按现有方案,NGSR计划于2034年发射,任务从发射到样本返回预计持续14年。航天器由两部分构成:负责地球与彗星之间巡航的深空轨道转移器(Deep Space Orbital Transfer Vehicle,DSOTV),以及用于在彗星表面执行作业的着陆器。

任务设想在2041年抵达289P/布兰潘后,开展约1.5年的近距离操作。期间将使用光学导航相机(ONC)、激光高度计(LIDAR)和热红外相机(TIRI)对彗星表面特性进行探测。在初步评估后,任务计划使用小型携带撞击器(Small Carry-on Impactor,SCI)在彗星表面制造陨坑以暴露地下层,随后由着陆器完成着陆、采样并将物质带回。

论文同时指出,彗星样本可能富含高度挥发性的有机物,样本在返回途中存在损失风险。为此,着陆器将配备超小型多圈飞行时间质谱仪(MULTUM-sp)进行原位分析;样本采集后还将进行冷冻干燥处理并装入返回舱。按计划,样本将于2048年返回地球,并被立即送往专门设计的低温洁净室进行后续处理。


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