跨越約4億公里距離,耗費10年時間,「天問二號」開始探測小行星

中國行星探測將迎來里程碑的一刻,「天問二號」任務發射窗口期正式敲定,準備在5月29日實施發射,開始進行中國首個小行星與彗星聯合探測任務。這次任務將耗費10年時間,探測器將飛越4億多公里,為我國深空探索再添新篇章。

「天問二號」將採用長征三號乙運載火箭在西昌衛星發射中心發射,其任務主要有兩大核心:

一是對近地小行星2016 ho3的伴飛、測繪、採樣返回。

二是對主帶彗星311p的伴飛與近距離探測。

一次發射完成兩個任務,從設計上就已經突破了單一模式,實現了「一箭雙星」的高效探測策略。

其實,這也是我們探月過程中積累的經驗之一,採樣返回的軌道器往往都去執行新的神秘任務了。

比如嫦娥五號的軌道器與返回器在距離地球5000公里分離後,就飛向了距離地球約150萬公里的日地拉格朗日l1點。

而嫦娥二號也曾在完成高解析度全月圖成像及既定工程目標後,其軌道器前往日地拉格朗日l2點。

嫦娥三號也是在完成任務後,其軌道器借力奔赴地月拉格朗日l2點,並建立環繞運行軌道。

嫦娥四號、嫦娥六號都是如此,都在完成任務之後進行擴展任務。

所以,當我們看到「天問二號」連續執行2個任務,就不得不感慨這絕美的任務設計。

有人說:天問二號發射後,宇宙將成為中國的「大號採礦場」。也有人說:「天問二號的尾焰照亮的不僅是夜空,更是一個將太陽系納入資源版圖的野心。」

其實,這都言之過早。我們一直都都在邀請志同道合的朋友,一起探索宇宙,一起分享探索成果,這在本質上就與「美蘇太空爭霸」時期的任務不同。

大家知道,我們準備要建立小行星防禦系統,一方面這需要建立更多的觀察站點,另一方面還需要我們對小行星更加了解。

所以,「天問二號」任務首先要探索的就是小行星2016 ho3(中文名暫叫「振蕩天星」),因為它可能保存著太陽系剛誕生時的金屬和石頭,而彗星311p可能藏著地球水的「原始配方」。

小行星探測主要分為以下幾個關鍵節點:

探測器將搭載多種科學載荷,首先對近地小行星 2016 ho3 進行繞飛探測,而後附著於小行星表面,採集樣品並踏上返程。

在地球附近,探測器釋放返回艙,把珍貴的小行星樣品送回地球,整個過程預計在 3 年內完成。

完成此次任務後,探測器藉助地球、火星的引力加速,歷經約 7 年飛行,奔赴小行星帶,對主帶彗星 311p 展開繞飛探測。

值得強調的有,我們探測小行星的方式,既不像探月時的「挖、鑽、鏟」,也不是像日本「隼鳥」探測器那樣「撞擊」,而是採用「扎針吸取」的方式。這就有點像蜂鳥采蜜的樣子了。

採取這種方式,最為重要的原因是,我們對該小行星了解的還不多,並且著陸難度還很大,並且小行星表面可能還有很多碎石塊,無法長時間採用月球上的採樣方式。

而2016ho3這顆之所以被選中當作我們首個探索的小行星,主要是因為:

1、軌道特性獨特

它是人類發現的第一顆地球准衛星,是地球的1:1共軌天體,稱為「最穩定的地球准衛星」。並非地球天然衛星,也不屬於典型近地小行星 。

其軌道參數與地球幾乎相同,幾乎和地球同步繞太陽公轉,一直在地球附近 「遊盪」,這種特殊軌道使得對其探測具有獨特意義。

2、可能保留原始信息

這類小行星保留著太陽系誕生之初的原始信息,堪稱研究太陽系早期物質組成、形成過程和演化歷史的 「活化石」 ,具有極高科研價值 。通過探測分析,有望深入了解太陽系起源與演化等重大科學問題。

3、可能與月球相關

科學家推測它可能是月球在遠古撞擊事件中的拋射物。2024 年,清華大學航天航空學院研究團隊通過數值模擬,認為其最有可能來自月球背面的布魯諾撞擊坑 。若能證實其與月球的關聯,將為地月系統起源和演化研究提供關鍵線索 。

我們這次對2016ho3將實現三個科學目標:

1、測定軌道參數、自轉參數、形狀大小和熱輻射等物理參數。

2、探測形貌、表面物質組分、內部結構,獲取小行星樣品的背景信息。

3、對2016ho3返回樣品開展實驗室分析研究,測定小行星樣品的物理性質、化學與礦物成分、同位素組成和結構構造等。

值得強調的是,這次小行星採樣返回將是我國返回器首次超第二宇宙速度再入地球,也將為以後火星採樣返回奠定基礎。

天問二號在執行完小行星探測之後,將對主帶彗星311p進行伴飛探測,研究其形貌、表面物質組分等信息。

主要是因為這顆彗星運行在火星與木星軌道之間,在2013年被發現,具有6個彗星尾巴,軌道周期很短,只有5.7年,屬於比較特殊的一類。我們一般認為彗星是有水源存在的,增加一些了解。

還有一個重要部分要說的,就是天問二號探測器總設計師名叫「張熇」,說名字大家也許不記得,但是一張照片曾經引起廣泛關注。那時候,這位女總師還是嫦娥四號探測器項目執行總監和副總設計師。

當嫦娥四號成功在月背著陸時,張熇緊緊握住葉培建院士的手,掩面而泣。可能只有他們自己才知道,被外部連一顆螺絲釘都要封鎖的中國航天,能取得這樣的成績是多麼的不容易。

2020年我們發射了「天問一號」,「祝融號」火星車成功探索火星,現在的「天問二號」可以看作是行星探測工程的第二個重要階段,它將為天問三號提供了很重要的前期技術儲備和技術驗證,也將為天問四號前往木星和天王星的探測奠定基礎。

讓我們一起祝願「天問二號」可以取得圓滿成功!