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天問二號(hào),向小行星進(jìn)發(fā)!

2025-05-30 08:38:00

來源:人民網(wǎng)-人民日?qǐng)?bào)

  圖表來源:國家航天局探月與航天工程中心

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  圖表來源:國家航天局探月與航天工程中心

  5月29日凌晨,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心,行星探測工程天問二號(hào)探測器成功發(fā)射,飛往浩瀚深空,開啟小行星探測與采樣返回之旅。

  據(jù)介紹,天問二號(hào)主要任務(wù)目標(biāo)是對(duì)小行星2016HO3進(jìn)行探測、取樣并返回地球,此后再對(duì)主帶彗星311P開展科學(xué)探測,其間共包含13個(gè)飛行階段,計(jì)劃最遠(yuǎn)到達(dá)距離地球約1.5億至5億公里處,我國深空探測邁出新一步。

  

  有望拓展對(duì)小天體的科學(xué)認(rèn)知

  國家航天局探月與航天工程中心副主任、天問二號(hào)任務(wù)新聞發(fā)言人韓思遠(yuǎn)介紹,天問二號(hào)主要任務(wù)目標(biāo)是對(duì)小行星2016HO3進(jìn)行探測、取樣并返回地球,此后再對(duì)主帶彗星311P開展科學(xué)探測。任務(wù)以采集小行星樣品并返回地球作為成功標(biāo)志。

  天問二號(hào)任務(wù)工程目標(biāo)是突破弱引力天體表面取樣、高精度相對(duì)自主導(dǎo)航與控制、小推力轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)等一系列關(guān)鍵技術(shù),同時(shí)為小行星起源及演化等前沿科學(xué)研究提供探測數(shù)據(jù)和珍貴樣品。

  天問二號(hào)科學(xué)目標(biāo)則聚焦于測定小行星和主帶彗星的多項(xiàng)物理參數(shù)。包括測定小行星和主帶彗星的軌道參數(shù)、自轉(zhuǎn)參數(shù)、形狀大小、熱輻射特性等物理參數(shù),開展軌道動(dòng)力學(xué)研究;開展小行星和主帶彗星的形貌、物質(zhì)組分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及可能的噴發(fā)物等研究;開展樣品的實(shí)驗(yàn)室分析研究,測定樣品物理性質(zhì)、化學(xué)與礦物成分、同位素組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造,開展小行星和太陽系早期的形成與演化研究。

  據(jù)介紹,天問二號(hào)探測器上配置了中視場彩色相機(jī)、多光譜相機(jī)、可見紅外成像光譜儀、熱輻射光譜儀、探測雷達(dá)等11臺(tái)科學(xué)設(shè)備,助力探測器獲取科學(xué)數(shù)據(jù)?!巴ㄟ^天問二號(hào)任務(wù)實(shí)施,我們有望在這兩類小天體的認(rèn)知、起源、演化等方面取得科學(xué)研究突破。”韓思遠(yuǎn)說。

  邊飛邊探邊決策探測器更智能

  據(jù)中國航天科技集團(tuán)曾福明介紹,天問二號(hào)任務(wù)設(shè)計(jì)周期10年左右,共包含發(fā)射段、小行星轉(zhuǎn)移段、小行星接近段、小行星交會(huì)段、小行星近距探測段、小行星采樣段、返回等待段、返回轉(zhuǎn)移段、再入回收段、主帶彗星轉(zhuǎn)移段、主帶彗星接近段、主帶彗星交會(huì)段、主帶彗星近距探測段等13個(gè)飛行階段,技術(shù)難度大,工程風(fēng)險(xiǎn)高。

  其中,小行星2016HO3探測包括9個(gè)階段,發(fā)射段順利完成后,探測器進(jìn)入小行星轉(zhuǎn)移段。這一階段將持續(xù)約1年,其間需實(shí)施深空機(jī)動(dòng)、中途修正等操作,直至距離小行星約3萬公里處。隨后依次進(jìn)入小行星接近段、交會(huì)段、近距探測段,在近距探測段按照“邊飛邊探、逐步逼近”原則,對(duì)小行星開展懸停、主動(dòng)繞飛等探測,確定采樣區(qū)后進(jìn)入采樣段。

  完成采樣任務(wù)后,探測器將經(jīng)歷返回等待段、返回轉(zhuǎn)移段,在返回轉(zhuǎn)移段接近地球,返回艙與主探測器分離,之后獨(dú)自進(jìn)入再入回收段,預(yù)計(jì)于2027年底著陸地球并完成回收。此后,主探測器則繼續(xù)飛行,前往主帶彗星311P,開展后續(xù)探測任務(wù)。

  據(jù)介紹,天問二號(hào)任務(wù)采用邊飛邊探邊決策的實(shí)施策略,提高了探測器智能化自主化程度。為有效應(yīng)對(duì)小行星2016HO3特性的不確定性,同時(shí)盡最大可能獲取小行星樣品,天問二號(hào)共設(shè)計(jì)了觸碰、懸停、附著3種采樣模式。

  長三乙火箭首次執(zhí)行地球逃逸軌道發(fā)射

  作為中國深空探測的重要任務(wù)之一,天問二號(hào)任務(wù)在深空通信、測控以及自主導(dǎo)航等方面吸納了前期任務(wù)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ),在總體設(shè)計(jì)思路方面也繼承了有關(guān)模塊化設(shè)計(jì)理念。在具體載荷配置上,根據(jù)小行星2016HO3和主帶彗星311P科學(xué)探測需求,有針對(duì)性地開展了相關(guān)載荷的研發(fā)設(shè)計(jì)等工作。

  中國航天科技集團(tuán)所屬中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院抓總研制的長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭是天問二號(hào)探測器的“專屬座駕”,這也是該火箭首次執(zhí)行地球逃逸軌道發(fā)射。作為我國高軌發(fā)射的主力火箭,長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭此前已完成108次發(fā)射,曾執(zhí)行過嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)等探月工程任務(wù)。

  專家介紹,小行星體積小、質(zhì)量小、引力弱,捕獲難度大,對(duì)火箭入軌精度要求極高。此次火箭入軌速度達(dá)到每秒11.2千米的同時(shí),速度偏差不能超過1米,否則可能會(huì)造成百萬公里的級(jí)差。

  “這樣的入軌精度,就好比在北京投出一個(gè)籃球,要投中位于上海的籃筐,還要保證籃球入筐時(shí)的飛行角度和速度?!敝袊教炜萍技瘓F(tuán)魏遠(yuǎn)明解釋,為此,研制團(tuán)隊(duì)在采用迭代制導(dǎo)技術(shù)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用了末速修正技術(shù),在分離前實(shí)時(shí)調(diào)整火箭的速度、姿態(tài)等,確保滿足入軌精度要求。

  行星探測工程天問二號(hào)任務(wù)指揮部總指揮長、國家航天局局長單忠德表示,國家航天局深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于航天強(qiáng)國建設(shè)重要論述和重要指示批示精神,牽頭實(shí)施天問二號(hào)任務(wù),推動(dòng)星際探測征程接續(xù)前進(jìn),邁出了深空探測的新一步。期待天問二號(hào)按計(jì)劃完成各項(xiàng)探測任務(wù),取得更多原創(chuàng)科學(xué)成果,揭開更多宇宙奧秘,增進(jìn)人類認(rèn)知。

  

  為什么選擇探測小行星2016HO3和主帶彗星311P?

  小行星2016HO3是地球的一顆“準(zhǔn)衛(wèi)星”,穩(wěn)定運(yùn)行于地球軌道附近,公轉(zhuǎn)周期與地球公轉(zhuǎn)周期接近。該小行星軌道相對(duì)穩(wěn)定,經(jīng)過前期的軌道設(shè)計(jì),探測器需相對(duì)較低的能量即可抵達(dá),為接續(xù)開展主帶彗星311P探測提供可行方案。

  根據(jù)前期科學(xué)研究,小行星2016HO3很有可能保留著太陽系誕生之初的原始信息,對(duì)研究太陽系早期物質(zhì)組成、形成過程和演化歷史具有極高科研價(jià)值。

  主帶彗星311P是運(yùn)行于火星與木星軌道之間小行星帶中的小天體,同時(shí)具有傳統(tǒng)彗星的物質(zhì)構(gòu)成特征和小行星的軌道特征。對(duì)該主帶彗星進(jìn)行探測,能夠促進(jìn)我們對(duì)小天體的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)以及演化機(jī)制等探索。

  與天問一號(hào)任務(wù)相比,天問二號(hào)任務(wù)難在哪?

  作為中國首次實(shí)施的火星探測任務(wù),天問一號(hào)通過一次任務(wù)實(shí)現(xiàn)了火星“繞、著、巡”探測。而天問二號(hào)探測目標(biāo)不同,涉及技術(shù)難點(diǎn)也不同。

  首先,天問二號(hào)要實(shí)現(xiàn)弱引力條件下的采樣。根據(jù)目前觀測數(shù)據(jù)判斷,小行星2016HO3平均直徑約41米,幾乎處于零重力環(huán)境,同時(shí)處于高速自轉(zhuǎn)狀態(tài),探測器需在有限時(shí)間內(nèi)完成穩(wěn)定附著及采樣,任務(wù)難度巨大。

  其次,天問二號(hào)任務(wù)距離跨度大。小行星2016HO3距離地球約1800萬至4600萬公里,主帶彗星311P距離地球約1.5億至5億公里,因此通信存在較長延遲。距離地球遠(yuǎn)、多目標(biāo)探測、任務(wù)周期長,對(duì)軌道設(shè)計(jì)、能源管理、智能控制以及工作狀態(tài)的長壽命、高可靠等方面都提出較高要求。

  此外,探測目標(biāo)天體特性存在不確定性。根據(jù)現(xiàn)有觀測數(shù)據(jù),對(duì)于小行星2016HO3的自轉(zhuǎn)速度、表面狀態(tài)等具體情況仍存在一定的不確定性。

  為何選擇長三乙運(yùn)載火箭?

  以往發(fā)射地球軌道范圍內(nèi)的載荷,火箭分離速度為第一宇宙速度,即每秒7.9千米。此次任務(wù)中,火箭分離時(shí)速度超過每秒11.2千米的第二宇宙速度,從而使探測器脫離地球引力,這需要極高的速度和能量。綜合考量火箭運(yùn)載能力、履約能力和可靠性等因素后,最終選擇長三乙運(yùn)載火箭承擔(dān)本次任務(wù)。

  《 人民日?qǐng)?bào) 》( 2025年05月30日 07 版)

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