日本科學家設計太空“武士刀” 計劃切割小行星取樣
北京時間11月22日訊息，如果你要去太空裡切什麼東西，你會選擇帶什麼工具去？或許“武士刀”你也可以考慮一下。對，就是你想的那種日本武士刀。為什麼呢？因為製作武士刀的回火鋼的硬度真的很高，非常鋒利，似乎很適合勝任太空任務。現在，還真的有人準備這麼幹了。
“隼鳥2號”探測器拍攝的“龍宮”小行星
“隼鳥2號”釋放的著陸器拍攝的“龍宮”小行星地表影象
“隼鳥2號”釋放到小行星地表的著陸器
探測器釋放新型撞擊取樣器並回收的過程步驟示意圖
設想中的新型取樣器近照
近日，有一個三人研究小組正在與一位日本的武士刀製作大師合作，他們準備製作一種用於未來小行星取樣的工具，當然，使用的是與武士刀一樣的鋼材。
日本已經在小行星探測領域建立起一定的優勢，他們發射的“隼鳥”號探測器將小型機器人送上了“系川”小行星表面，併成功取回了微量的小行星表面樣品。而其後續的“隼鳥2號”探測器則已經抵達小行星“龍宮”，其釋放的小型漫遊機器人從這顆小行星的表面傳回了令人驚歎的精美影象。但這是一回事，回顧“隼鳥”探測器驚心動魄的旅程你就會知道，要想實現小行星取樣返回完全不是聽上去那麼簡單容易。這也正是為什麼科學家們在不斷探索更加可行可靠的創新辦法的原因。
近日，有一篇論文發表出來，作者包括一位已經70歲高齡的日本武士刀製作大師以及一個來自日本神奈川工科大學的研製團隊，他們在論文中闡述了他們使用多種不同的鋼材設計巖芯取樣器的情況。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：“為了達成鑽頭所要求的鋒利和可塑性要求，我們借鑑了傳統日本武士刀製作的技藝。”
據說“玉鋼”的製作使用的是日本一處專門海灘上的鐵砂原料，將其熔化之後進行劍體的鍛造，並經過反覆多次的高溫-淬火的過程。
你可以看到，他們的具體設想並非是讓探測器揮舞著武士刀去切下來一塊小行星物質，而是使用武士刀的材料製作取樣鑽頭，並讓探測器以極高的速度向小行星地表發射。
最終制作出來的取樣器是一種小型的圓柱狀裝置，頭部向內收縮。探測器將這種取樣器高速射向小行星。理論上，它將鑽入小行星地表之下，並將樣本採集到其內部。取樣器後部有連線與飛船相連，用於最終回收取樣器。
回到2005年，日本在實施“隼鳥”計劃時已經體驗了一遍小行星地表取樣的困難程度：幾次取樣嘗試均以失敗告終，儘管最後還是採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，但實際上根據設計，原本應該可以採集到多得多的量的。
在數以百萬年計的宇宙射線，紫外線和X射線照射轟擊下，小行星地表處於“風化”狀態。因此，完全表面的樣本並非小行星真正的“原始樣本”。只有更加深入，接觸到地表下的未風化的原始岩石，對於研究太陽系早期歷史等課題才更有價值。
但即便是採集地表的樣本都困難重重。就說一點，小行星質量小，引力很小，每次當準備進行取樣時，取樣器都很容易被地表反彈回來——你會有一種使不上勁的感覺。
另外，你可能會以為小行星就是一塊固體的結實的太空岩石，但其實並非如此，它們很多時候更像是一堆堆在一起的碎石塊，非常不穩定。而要想對這樣的目標進行取樣，難度是很大的。
事實上，小行星一般都比較遙遠，這就意味著我們很難準確事先知道它們的組成物質是什麼樣的，具有何種物理性質，這樣就導致很難提前進行鍼對性的設計。比如有的小行星物質組成中含有大量水冰，在被加熱時可能會發生氣體爆發。
目前，這個日本團隊已經對他們設想的新型取樣器進行了一些測試，在幾次測試中這款取樣器成功擊穿水泥板並取到了一些樣本，但是也有幾次在試圖回收取樣器時樣品會從中間的孔洞裡掉下去，因此他們正在設法加裝一種在取樣後防止樣本掉出來的機構。
另外，他們目前測試的都還只是這種取樣器結構的設計合理性，還沒有正式進行使用“玉鋼”材料製作的取樣器測試，原因很簡單：這種材料實在太貴了。
但不管如何，對於這種新型取樣器的設計測試畢竟已經開啟了第一步。除此之外，專案團隊成員也表示，武士刀帶有濃濃的日本文化元素，因此他們希望通過這一專案能夠讓日本的太空專案帶上一些“人文元素”，在他們看來，這也算是一種太空專案與地球上的社會乃至文化歷史之間的某種聯絡與傳承。