中国行星探测将迎来里程碑的一刻,“天问二号”任务发射窗口期正式敲定,准备在5月29日实施发射,开始进行中国首个小行星与彗星联合探测任务。这次任务将耗费10年时间,探测器将飞越4亿多公里,为我国深空探索再添新篇章。
“天问二号”将采用长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射,其任务主要有两大核心:
一是对近地小行星2016 ho3的伴飞、测绘、采样返回。
二是对主带彗星311p的伴飞与近距离探测。
一次发射完成两个任务,从设计上就已经突破了单一模式,实现了“一箭双星”的高效探测策略。
其实,这也是我们探月过程中积累的经验之一,采样返回的轨道器往往都去执行新的神秘任务了。
比如嫦娥五号的轨道器与返回器在距离地球5000公里分离后,就飞向了距离地球约150万公里的日地拉格朗日l1点。
而嫦娥二号也曾在完成高分辨率全月图成像及既定工程目标后,其轨道器前往日地拉格朗日l2点。
嫦娥三号也是在完成任务后,其轨道器借力奔赴地月拉格朗日l2点,并建立环绕运行轨道。
嫦娥四号、嫦娥六号都是如此,都在完成任务之后进行扩展任务。
所以,当我们看到“天问二号”连续执行2个任务,就不得不感慨这绝美的任务设计。
有人说:天问二号发射后,宇宙将成为中国的“大号采矿场”。也有人说:“天问二号的尾焰照亮的不仅是夜空,更是一个将太阳系纳入资源版图的野心。”
其实,这都言之过早。我们一直都都在邀请志同道合的朋友,一起探索宇宙,一起分享探索成果,这在本质上就与“美苏太空争霸”时期的任务不同。
大家知道,我们准备要建立小行星防御系统,一方面这需要建立更多的观察站点,另一方面还需要我们对小行星更加了解。
所以,“天问二号”任务首先要探索的就是小行星2016 ho3(中文名暂叫“振荡天星”),因为它可能保存着太阳系刚诞生时的金属和石头,而彗星311p可能藏着地球水的“原始配方”。
小行星探测主要分为以下几个关键节点:
探测器将搭载多种科学载荷,首先对近地小行星 2016 ho3 进行绕飞探测,而后附着于小行星表面,采集样品并踏上返程。
在地球附近,探测器释放返回舱,把珍贵的小行星样品送回地球,整个过程预计在 3 年内完成。
完成此次任务后,探测器借助地球、火星的引力加速,历经约 7 年飞行,奔赴小行星带,对主带彗星 311p 展开绕飞探测。
值得强调的有,我们探测小行星的方式,既不像探月时的“挖、钻、铲”,也不是像日本“隼鸟”探测器那样“撞击”,而是采用“扎针吸取”的方式。这就有点像蜂鸟采蜜的样子了。
采取这种方式,最为重要的原因是,我们对该小行星了解的还不多,并且着陆难度还很大,并且小行星表面可能还有很多碎石块,无法长时间采用月球上的采样方式。
而2016ho3这颗之所以被选中当作我们首个探索的小行星,主要是因为:
1、轨道特性独特
它是人类发现的第一颗地球准卫星,是地球的1:1共轨天体,称为“最稳定的地球准卫星”。并非地球天然卫星,也不属于典型近地小行星 。
其轨道参数与地球几乎相同,几乎和地球同步绕太阳公转,一直在地球附近 “游荡”,这种特殊轨道使得对其探测具有独特意义。
2、可能保留原始信息
这类小行星保留着太阳系诞生之初的原始信息,堪称研究太阳系早期物质组成、形成过程和演化历史的 “活化石” ,具有极高科研价值 。通过探测分析,有望深入了解太阳系起源与演化等重大科学问题。
3、可能与月球相关
科学家推测它可能是月球在远古撞击事件中的抛射物。2024 年,清华大学航天航空学院研究团队通过数值模拟,认为其最有可能来自月球背面的布鲁诺撞击坑 。若能证实其与月球的关联,将为地月系统起源和演化研究提供关键线索 。
我们这次对2016ho3将实现三个科学目标:
1、测定轨道参数、自转参数、形状大小和热辐射等物理参数。
2、探测形貌、表面物质组分、内部结构,获取小行星样品的背景信息。
3、对2016ho3返回样品开展实验室分析研究,测定小行星样品的物理性质、化学与矿物成分、同位素组成和结构构造等。
值得强调的是,这次小行星采样返回将是我国返回器首次超第二宇宙速度再入地球,也将为以后火星采样返回奠定基础。
天问二号在执行完小行星探测之后,将对主带彗星311p进行伴飞探测,研究其形貌、表面物质组分等信息。
主要是因为这颗彗星运行在火星与木星轨道之间,在2013年被发现,具有6个彗星尾巴,轨道周期很短,只有5.7年,属于比较特殊的一类。我们一般认为彗星是有水源存在的,增加一些了解。
还有一个重要部分要说的,就是天问二号探测器总设计师名叫“张熇”,说名字大家也许不记得,但是一张照片曾经引起广泛关注。那时候,这位女总师还是嫦娥四号探测器项目执行总监和副总设计师。
当嫦娥四号成功在月背着陆时,张熇紧紧握住叶培建院士的手,掩面而泣。可能只有他们自己才知道,被外部连一颗螺丝钉都要封锁的中国航天,能取得这样的成绩是多么的不容易。
2020年我们发射了“天问一号”,“祝融号”火星车成功探索火星,现在的“天问二号”可以看作是行星探测工程的第二个重要阶段,它将为天问三号提供了很重要的前期技术储备和技术验证,也将为天问四号前往木星和天王星的探测奠定基础。