• 文／林彥興（EASY 天文地科團隊總編輯，現就讀清大理學院學士班）、黃子權（EASY 天文地科團隊成員，現就讀台大地質系）

日本的小行星探測船「隼鳥二號 Hayabusa 2」於 2014 年搭乘 H-IIA 火箭升空後，經過四年的飛行與重力助推，在 2018 年抵達目的地「龍宮」小行星採集樣本。最終在 2020 年底帶著珍貴的樣本重返地球，完成它長達六年，橫跨數十億公里的星際旅程。

前輩「隼鳥號」的旅途

在細談隼鳥二號之前，讓我們先來簡單複習一下它的前輩「隼鳥號」的故事。隼鳥號是日本「宇宙航空研究開發機構 JAXA」旗下的無人小行星探測船，於 2003 年發射升空，目標是前往近地小行星「糸川 （25143 Itokawa）」採集樣本並返回地球。

然而，隼鳥號的旅途並不順利，路程中各種差錯與搶救有如電影般曲折離奇……噢不，是真的精采到有被改編成電影，片名就叫做《隼鳥號（はやぶさ／HAYABUSA）》。這些故事也可以在往期的 Pansci 文章中找到。

• 為愛與夢想燃燒的はやぶさ-隼鳥號 (上篇) – PanSci 泛科學
• 為愛與夢想燃燒的はやぶさ-隼鳥號 (下篇) – PanSci 泛科學

但無論過程如何，最後隼鳥號仍然排除萬難、成功在 2010 年返回地球。而隼鳥號的勵志故事，對日本各界產生了相當重大的影響，使原本默默無名的隼鳥二號計畫獲得了廣大的支持^{[註1, 1]}。最終，隼鳥二號於 2014 年由 H-IIA 火箭發射升空，展開它前往小行星「龍宮（162173 Ryugu）」的旅程。

飛向宇宙浩瀚無垠：隼鳥二號的精彩旅途

相較於它命途多舛的前輩，隼鳥二號的旅程幾乎是一帆風順。發射升空四年後，隼鳥二號成功在 2018 年夏天抵達龍宮小行星，展開探測任務。龍宮小行星（162173 Ryugu）是一顆運行軌道與地球十分接近的阿波羅型近地小行星。也就是說，這顆小行星不只離地球近，而且軌道還與地球相交，有可能在遙遠的未來與地球相撞。這樣的危險鄰居，當然值得我們好好了解。

隼鳥二號首先從距離龍宮 20 公里處用它的相機與光達觀察小行星的表面，了解龍宮的大致性質與地形，為接下來的任務打下基礎。經過大半個月的觀察後，隼鳥二號進一步往龍宮靠近，直到距離僅剩 60 公尺處，像運輸機空投傘兵一樣釋放它第一項法寶：四輛「探測車 (Rover)」，分別是日本研發的「Rover 1A (HIBOU)」、「Rover 1B (OWL)」、「MINERVA-II-2」，以及德國航太中心開發的「MASCOT」。

很可惜，MINERVA-II-2 在隼鳥二號前往龍宮的半路就已經故障，因此沒有一起被投放。不過，其他三輛探測車都在投放之後順利降落在小行星表面，進行拍攝照片、分析表面物質組成等工作，讓科學家能夠近距離的觀察小行星的地表組成。

它們名為雖然被稱作是「探測車」，卻不像大家印象中的火星探測車一樣有一排輪子。相反的，HIBOU 和 OWL看起來就像兩個扁扁的圓柱體，MASCOT 更是一個徹底的方盒子。這樣要怎麼在小行星上移動？沒有辦法移動，又怎麼能叫做「探測車」呢？

原來，龍宮表面的重力非常微弱，如果像火星探測車一樣採用輪子的設計，當輪子轉動時，由於缺乏足夠的重力將探測車牢牢抓在地上，整輛探測車很容易因為反作用力而漂浮起來，無法好好的移動。因此科學家們在設計這幾個探測車時，選擇不採用輪子，而是以類似「跳躍」的方式讓它們在衛星的表面移動。這些小探測車為我們帶來數以百計的近距離小行星影像，以及地表溫度、磁場強度等珍貴數據。

開炮！暴力的樣本採集！

釋放了小探測車之後，重頭戲才正要開始。

小行星就像是活化石一般，保留著太陽系形成初期的狀態。因此科學家多年來前仆後繼地派出先進的探測船（比如隼鳥號、OSIRIS-REx 等等），希望帶回小行星的樣本仔細分析，了解太陽系的形成與演化。尤其位於小行星內部，不受太空惡劣環境所影響的樣本更是珍貴。而這，正是隼鳥二號最重要的任務。

隼鳥二號首先在 2019 年 2 月 22 日 第一次下降到小行星表面，像前輩隼鳥號一樣，用它的樣本採集器採集龍宮的表面樣本。但是，該怎麼讓探測器拿到小行星內部的樣本呢？

科學家想出了一個簡單暴力的方法：要不我們朝小行星開一砲，把內部物質炸出來再去採集呢？

恩，他們確實這樣做了。

2019 年 4 月 5 日，隼鳥二號利用其搭載的「Small Carry-on Impactor (SCI)」向龍宮發射了一枚 2.5 公斤的銅製砲彈，在小行星的表面砸出了一個直徑十公尺的隕石坑。經過三個月分析後，選擇了最適合的降落地點，在 7 月 11日下降進行採集，珍貴的小行星內部樣本就這樣到手啦！

最後，在 2019 年 11月，隼鳥二號結束了它的科學觀測任務，帶著它採集的樣本，踏上了返回地球的旅途。經過一年的飛行，隼鳥二號於 2020 年 12 月 5 日，在距離地球 22 萬公里處將裝著珍貴樣本的返回艙往地球釋放，降落在澳大利亞。橫跨數億公里的樣本返回任務，圓滿成功。

拿了石頭回來要幹嘛？
小行星樣本的科學意義

不過，科學家千辛萬苦的花上好幾年的時光和數千萬美金的預算，從太空帶回這麼多俗投，到底有甚麼用呢？

幾個世紀以來，人類對這些遙遠小行星的研究都仰賴遙測：

利用接收分析天體的電磁波了解天體的各式資訊。但遙測能取得的資訊有限，尤其在研究太陽系演化時，物體形成的時間是一個非常重要的資訊。現行的定年法中，幾乎沒有只透過遙測便能進行絕對定年的手段。想知道岩石的精確年齡，唯一的方法，是將樣本送進實驗室，利用各種儀器進行分析。此外，在能夠精確控制環境的實驗室中分析樣本，往往能得到比遙測更好的精確度。

最具代表性的例子，當數 1970 年代的阿波羅系列登月任務。在阿波羅計畫六次成功的登月任務中，太空人除了留下腳印、插上國旗之外，還帶回了一共 381 公斤的月球樣本。利用這些樣本，科學家得以精確的定出月球表面的年代。有了月球表面的精確年代後，物理與地質學家喬治·韋瑟里爾在 1975 年以此為基礎，藉由比較月球與水星的隕石坑大小以及隕石坑密度分佈，推測出在太陽系形成一段時間之後，發生過一段隕石撞擊特別密集的時段，稱為「後期重轟炸期 Late Heavy Bombardment」，對太陽系的形成與演化理論是一大突破。

除了月球之外，1999 年發射的「星塵號探測器 Stardust」採集了 81P/Wild 彗星彗尾的塵埃樣本，讓我們知道這顆彗星中含有大量不同種類的有機物。兩年後，「起源號探測器 Genesis」則採集了太陽風粒子，可惜最後在重返大氣時故障，以失敗收場。

最近幾年，除了本次介紹的隼鳥二號（2014 年發射）以外，還有 OSIRIS-REx（2016 年發射）、嫦娥五號（2020 年發射-成功），以及毅力號（2020 年發射）等瞄準小行星、月球與火星的樣本採集任務。即使上太空如此昂貴，世界各國卻仍前仆後繼的送出探測器，可見樣本採集有多麼重要的科學價值啊！

故事尚未落幕：隼鳥二號的未來

從 2014 年升空開始，隼鳥二號走過了數十億公里的星際旅程，經過看小行星、炸小行星、挖小行星的一系列過程，最終將珍貴的樣本平安送回地球。

於是，隼鳥二號的任務也就此畫下了完美的句點……嗎？

不不不，下一段精彩的故事才正要開始呢！

完成了龍宮小行星採樣任務之後的隼鳥二號，將會繼續它的星際之旅。預計在 2026 年飛掠它的下一個觀測目標「小行星 2001 CC21」，並最終在 2031 年抵達最終目標「小行星 1998 KY26」。沿路上，隼鳥二號還會藉由觀測黃道光，來了解太陽系中的塵埃分佈，並利用凌日法觀測系外行星。究竟展開事業第二春的隼鳥二號會再為我們帶來哪些驚人的科學發現呢？就讓我們繼續看下去吧！

銘謝

感謝國家太空中心歐予恩協助校稿。

註解

1. Preparing for HAYABUSA’s Successor

參考資料與延伸閱讀

1. 台北星空 隼鳥二號的龍宮任務
2. What Happens When You Shoot An Asteroid With An ‘Anti-Tank Weapon’
3. The Power of Sample Return Missions – Stardust and Hayabusa

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為什麼有些人吃不胖，有些人沒抽菸卻得肺癌，有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢？這一切都跟我們的基因有關！無論是想探究生命的起源、物種間的差異，乃至於罹患疾病、用藥的風險，都必須從了解基因密碼著手，而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上，DNA 解碼從 1953 年的華生（James Watson）與克里克（Francis Crick）兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構，闡述 DNA 是以 4 個鹼基（A、T、C、G）的配對方式來傳遞遺傳訊息，並逐步發展出許多新的研究工具；1990 年，美國政府推動人類基因體計畫，接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入，到了 2003 年，人體基因體密碼全數解碼完成，不僅是人類探索生命的重大里程碑，也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成，卻因為基因定序技術的突飛猛進，使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展，早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位，但無法排序；直到 1977 年，科學家桑格（Frederick Sanger）發明了第一代的基因定序技術，以生物化學的方式，讓 DNA 形成不同長度的片段，以判讀測量物的基因序列，成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求，出現了次世代定序技術（NGS），將 DNA 打成碎片，並擴增碎片到可偵測的濃度，再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速，且成本更低，讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對，解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤，也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面，儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因，但對於改善個體健康仍有積極的意義，例如：若透過基因檢測，得知將來罹患糖尿病機率比別人高，就可以透過健康諮詢，改變飲食習慣、生活型態等，降低發病機率。又如癌症基因檢測，可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測：前者可偵測是否有單一基因的變異，導致罹癌風險增加；後者則針對是否有藥物易感性的基因變異，做為臨床用藥的參考，也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者，基因檢測後續的生物資訊分析，包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等，對臨床醫療工作都有極大的助益。

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同，而不同族群之間更存在著基因差異，使得歐美國家基因庫的資料，幾乎不能直接應用於亞洲人身上，這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」（Taiwan biobank），希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起，中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」（TPMI），希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫，促進臺灣民眾常見疾病的研究，並開發專屬華人的基因型鑑定晶片，促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人，這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者，超過 99％ 是來自中國不同省分的漢族移民人口，其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫，其中，漢族的全部遺傳變異中，有 21.2％ 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因；3.1％ 的人有癌症易感基因，比一般人罹癌風險更高；87.3％ 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性，例如：若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型，醫生在開藥時就能使用替代藥物，避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰：個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門，但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上，存在著道德倫理的考量，例如：研究用途的資料是否能放在病歷中？個人資料是否受到法規保護？而且技術上各醫院之間的資料如何串流？這些都需要資通訊科技（ICT）產業的協助，而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言，建議患者做基因檢測是因為出現症狀，希望找到原因，但是如何解釋以及病歷上如何註解，則是另一項重要議題。

從人性觀點來看，在技術更迭演進的同時，對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生？回到了解病因的初衷，在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時，家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等，都是值得深思的議題，也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好，因此，基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統，以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡，將是下一個基因時代的挑戰。

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