北京時(shí)間11月22日消息，如果你要去太空里切什么東西，你會(huì)選擇帶什么工具去？或許“武士刀”你也可以考慮一下。對(duì)，就是你想的那種日本武士刀。為什么呢？因?yàn)橹谱魑涫康兜幕鼗痄摰挠捕日娴暮芨撸浅ｄh利，似乎很適合勝任太空任務(wù)。
▲“隼鳥(niǎo)2號(hào)”探測(cè)器拍攝的“龍宮”小行星
▲“隼鳥(niǎo)2號(hào)”釋放的著陸器拍攝的“龍宮”小行星地表圖像
▲“隼鳥(niǎo)2號(hào)”釋放到小行星地表的著陸器
▲探測(cè)器釋放新型撞擊采樣器并回收的過(guò)程步驟示意圖
▲設(shè)想中的新型采樣器近照
現(xiàn)在，還真的有人準(zhǔn)備這么干了。近日，有一個(gè)三人研究小組正在與一位日本的武士刀制作大師合作，他們準(zhǔn)備制作一種用于未來(lái)小行星取樣的工具，當(dāng)然，使用的是與武士刀一樣的鋼材。
日本已經(jīng)在小行星探測(cè)領(lǐng)域建立起一定的優(yōu)勢(shì)，他們發(fā)射的“隼鳥(niǎo)”號(hào)探測(cè)器將小型機(jī)器人送上了“系川”小行星表面，并成功取回了微量的小行星表面樣品。而其后續(xù)的“隼鳥(niǎo)2號(hào)”探測(cè)器則已經(jīng)抵達(dá)小行星“龍宮”，其釋放的小型漫游機(jī)器人從這顆小行星的表面?zhèn)骰亓肆钊梭@嘆的精美圖像。但這是一回事，回顧“隼鳥(niǎo)”探測(cè)器驚心動(dòng)魄的旅程你就會(huì)知道，要想實(shí)現(xiàn)小行星取樣返回完全不是聽(tīng)上去那么簡(jiǎn)單容易。這也正是為什么科學(xué)家們?cè)诓粩嗵剿鞲涌尚锌煽康膭?chuàng)新辦法的原因。
近日，有一篇論文發(fā)表出來(lái)，作者包括一位已經(jīng)70歲高齡的日本武士刀制作大師以及一個(gè)來(lái)自日本神奈川工科大學(xué)的研制團(tuán)隊(duì)，他們?cè)谡撐闹嘘U述了他們使用多種不同的鋼材設(shè)計(jì)巖芯取樣器的情況。其中4種方案中都使用了所謂“玉鋼”，這正是日本武士刀使用的材料。作者在論文中提到：“為了達(dá)成鉆頭所要求的鋒利和可塑性要求，我們借鑒了傳統(tǒng)日本武士刀制作的技藝。”
據(jù)說(shuō)“玉鋼”的制作使用的是日本一處專門海灘上的鐵砂原料，將其熔化之后進(jìn)行劍體的鍛造，并經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的高溫-淬火的過(guò)程。
你可以看到，他們的具體設(shè)想并非是讓探測(cè)器揮舞著武士刀去切下來(lái)一塊小行星物質(zhì)，而是使用武士刀的材料制作取樣鉆頭，并讓探測(cè)器以極高的速度向小行星地表發(fā)射。
最終制作出來(lái)的取樣器是一種小型的圓柱狀裝置，頭部向內(nèi)收縮。探測(cè)器將這種取樣器高速射向小行星。理論上，它將鉆入小行星地表之下，并將樣本采集到其內(nèi)部。采樣器后部有連線與飛船相連，用于最終回收采樣器。
回到2005年，日本在實(shí)施“隼鳥(niǎo)”計(jì)劃時(shí)已經(jīng)體驗(yàn)了一遍小行星地表采樣的困難程度：幾次采樣嘗試均以失敗告終，盡管最后還是采集到了極少量的塵埃顆粒，大約1500多顆塵埃顆粒被送回了地球，但實(shí)際上根據(jù)設(shè)計(jì)，原本應(yīng)該可以采集到多得多的量的。
在數(shù)以百萬(wàn)年計(jì)的宇宙射線，紫外線和X射線照射轟擊下，小行星地表處于“風(fēng)化”狀態(tài)。因此，完全表面的樣本并非小行星真正的“原始樣本”。只有更加深入，接觸到地表下的未風(fēng)化的原始巖石，對(duì)于研究太陽(yáng)系早期歷史等課題才更有價(jià)值。
但即便是采集地表的樣本都困難重重。就說(shuō)一點(diǎn)，小行星質(zhì)量小，引力很小，每次當(dāng)準(zhǔn)備進(jìn)行采樣時(shí)，采樣器都很容易被地表反彈回來(lái)——你會(huì)有一種使不上勁的感覺(jué)。
另外，你可能會(huì)以為小行星就是一塊固體的結(jié)實(shí)的太空巖石，但其實(shí)并非如此，它們很多時(shí)候更像是一堆堆在一起的碎石塊，非常不穩(wěn)定。而要想對(duì)這樣的目標(biāo)進(jìn)行取樣，難度是很大的。
事實(shí)上，小行星一般都比較遙遠(yuǎn)，這就意味著我們很難準(zhǔn)確事先知道它們的組成物質(zhì)是什么樣的，具有何種物理性質(zhì)，這樣就導(dǎo)致很難提前進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。比如有的小行星物質(zhì)組成中含有大量水冰，在被加熱時(shí)可能會(huì)發(fā)生氣體爆發(fā)。
目前，這個(gè)日本團(tuán)隊(duì)已經(jīng)對(duì)他們?cè)O(shè)想的新型采樣器進(jìn)行了一些測(cè)試，在幾次測(cè)試中這款采樣器成功擊穿水泥板并取到了一些樣本，但是也有幾次在試圖回收取樣器時(shí)樣品會(huì)從中間的孔洞里掉下去，因此他們正在設(shè)法加裝一種在取樣后防止樣本掉出來(lái)的機(jī)構(gòu)。
另外，他們目前測(cè)試的都還只是這種采樣器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理性，還沒(méi)有正式進(jìn)行使用“玉鋼”材料制作的采樣器測(cè)試，原因很簡(jiǎn)單：這種材料實(shí)在太貴了。
但不管如何，對(duì)于這種新型取樣器的設(shè)計(jì)測(cè)試畢竟已經(jīng)開(kāi)啟了第一步。除此之外，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員也表示，武士刀帶有濃濃的日本文化元素，因此他們希望通過(guò)這一項(xiàng)目能夠讓日本的太空項(xiàng)目帶上一些“人文元素”，在他們看來(lái)，這也算是一種太空項(xiàng)目與地球上的社會(huì)乃至文化歷史之間的某種聯(lián)系與傳承。
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