5月29日,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心,長征三號乙運載火箭搭載著天問二號探測器,在烈焰和轟鳴聲中騰空而起,奔赴浩渺的太空,邁出了行星探測工程的重要一步,。

天問二號此行肩負著兩大艱巨而光榮的使命:

首先要對小行星2016HO3展開全方位探測,并采集珍貴樣本,用返回艙送回地球;

隨后主探測器還要繼續(xù)馬不停蹄奔赴主帶彗星311P,開展深度科學(xué)探測,。

為什么要去探訪小行星和主帶彗星?

難度有多大?

將帶來哪些深遠影響?

什么時候回來?

一起來看

今天1時31分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭,成功將行星探測工程天問二號探測器發(fā)射升空(詳情>>)。這意味著,我國深空探測又邁出了新的一步,。

這次擔(dān)任01號指揮員的張潤紅是我國航天發(fā)射陣地首位女性指揮員,天問二號是她作為指揮員第15次執(zhí)行發(fā)射任務(wù),從去年年底,她就在為天問二號的發(fā)射做準備了,。對于此次天問二號任務(wù),張潤紅深感責(zé)任重大。

由于目標小行星與地球的相對位置一直在變化,天問二號必須在一個固定的時間段內(nèi)發(fā)射,才能盡可能節(jié)省燃料,因此留給火箭的發(fā)射窗口只有短短4分鐘,。除了窄窗口發(fā)射,火箭的入軌速度要達到每秒11.2公里,并且要求高精度入軌,。這相當于從上海投出一個籃球,要投中位于北京的籃筐,還要保證籃球入筐時的飛行角度和速度。

中國航天科技集團 陳閩慷:這一次任務(wù)對入軌精度要求比普通高軌發(fā)射任務(wù)要高一倍,。我們在這方面其實是采取了一些辦法,比如說對于制導(dǎo)方法的變化,能夠讓火箭在比較大的偏差情況下仍然滿足入軌要求,。

此次執(zhí)行天問二號發(fā)射任務(wù)的是我國的“金牌火箭”長三乙火箭,長三乙火箭是我國高軌發(fā)射的主力火箭,也是我國宇航發(fā)射次數(shù)最多的火箭,此前已經(jīng)完成108次發(fā)射,曾執(zhí)行過嫦娥三號、嫦娥四號等探月工程任務(wù),。設(shè)計人員歷時2年完成了多輪設(shè)計迭代,。

陳閩慷:在2023年年底,長征三號乙火箭做了一次換版,可以說是最新版的長三乙火箭,無論是可靠性還是運載能力都可以更好滿足這次天問二號的任務(wù)要求。

天問二號任務(wù)周期約為10年,主要任務(wù)是對小行星2016HO3進行探測,、取樣并返回地球,此后再對主帶彗星311P開展科學(xué)探測,。那么,這次天問二號首先要去的2016HO3究竟是怎樣一顆小行星呢?

中國科學(xué)院紫金山天文臺近地天體望遠鏡觀測員 胡龍飛:2016HO3這顆小行星比較特殊,好比地球的一個“小跟班”,而且跟地球也會保持相對穩(wěn)定的一個軌道。這個“小跟班”有的時候會跑到地球前面去,有的時候又落到地球的后邊去,。

2016年4月26日,人類在浩瀚星空中捕捉到了一顆“特殊”的小行星——2016HO3,天文學(xué)家經(jīng)過軌道觀測與計算模擬發(fā)現(xiàn),2016HO3就像月球之外的另一顆天然地球衛(wèi)星,它位于一個非常奇特的軌道上,不僅像其他小行星那樣環(huán)繞著太陽飛行,同時還在一個非常遙遠的軌道相對地球上下左右“振蕩”運行,因此被命名為“振蕩天星”,。

天問二號任務(wù)副總師、中國科學(xué)院國家天文臺研究員 劉建軍:這個小天體很有特點,我們叫它地球準衛(wèi)星,它和地球是共軌的,也是繞著太陽公轉(zhuǎn),。當初我們論證的時候只發(fā)現(xiàn)了五顆,現(xiàn)在應(yīng)該是七顆了,非常稀有,物以稀為貴,對科學(xué)家來說希望探測了解,。還有一個很重要的特點,工程可達性比較好,所以從科學(xué)和工程兩方面結(jié)合,相當于一拍即合,我們就去干。

專家介紹,這類小行星保留著太陽系誕生之初的原始信息,是研究太陽系早期物質(zhì)組成,、形成過程和演化歷史的“活化石”,具有極高的科研價值,。也有科學(xué)家推測,2016HO3很有可能是某次遠古的天體撞擊事件的拋射物。

那么,這顆神秘的小行星究竟是什么樣的?2024年3月29日,位于青海冷湖,由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與中國科學(xué)院紫金山天文臺聯(lián)合研制的墨子巡天望遠鏡捕捉到了這顆距地球數(shù)千萬公里的小行星的珍貴影像,。

中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員 季江徽:天問二號的第一個目的地2016HO3是一個很暗弱的小黑點,周圍不動的都是恒星,從圖像上面相對運動可以找到小行星的存在,。雖然是一個2.5米口徑的光學(xué)大視場望遠鏡,但是這個小行星看起非常小,直徑只有50米大小,相當于一個足球場那么寬。拍這樣一個小行星在地面上來講是一件非常困難的事情,如果天問二號在太空中尋找它,在飛行過程中不斷地逼近它,甚至最終在它的表面實現(xiàn)采樣,帶回地球,這對于工程任務(wù)來講是一個極具挑戰(zhàn)性的事情,。

天問二號任務(wù)到底有多難呢?天問二號共包含13個飛行階段,整個飛行過程復(fù)雜且精細,。作為探測器系統(tǒng)的負責(zé)人,余后滿向記者坦言,這次任務(wù)的難度和挑戰(zhàn)前所未有。

中國航天科技集團 余后滿:這個路沒走過,不像月球探測也走了那么多遍,是一條全新的路,。這里面是不是所有的風(fēng)險我們都識別全了,所有的因素都考慮到了,所有的不確定都想充分了,總擔(dān)心這里面有想不到的地方,這也是科學(xué)探測的風(fēng)險所在,。

首先,要在距離地球數(shù)千萬公里、直徑只有幾十米的小行星上著陸,本身就是一個不小的挑戰(zhàn)。

余后滿:目前國外的小行星探測任務(wù)著陸精度大概都是在15米以上,但是這顆小行星太小,要求著陸精度半徑在1米左右,。這顆小行星非常小,轉(zhuǎn)速非?？?形狀不規(guī)則,我給它總結(jié)就是小、快,、怪,。這顆小行星到底是一塊完整的石頭,還是一個碎石堆,上面有沒有風(fēng)化層,風(fēng)化層在什么地方,厚不厚,還有很多不確定因素,這些東西決定了小行星任務(wù)肯定是邊飛、邊探,、邊決策,。

此次任務(wù)挑戰(zhàn)和難度最大的無疑就是在小行星上采樣了。無論采取哪種采樣方式,都必須克服微重力的影響,。

余后滿:無論是月球還是以后要實行的火星采樣,都有一定的重力,而小行星因為太小,重力基本上可以忽略不計,。在這種情況下很可能稍微一觸碰,主探測器就彈開了,采樣的時候因為沒有重力約束,樣品處于自由狀態(tài),可能每秒一兩個厘米的逃逸速度,樣品就飛走了,所以這個采樣的難度非常高。

天問二號在完成對小行星2016HO3的探測,、取樣任務(wù)后,返回艙將與主探測器分離,于2027年底返回地球,。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)。

2013年,科學(xué)家在火星與木星軌道之間的主小行星帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一顆身后拖著多條塵埃尾,、外觀和彗星十分相似的小天體,這在小行星帶中極為罕見,。它不僅擁有小行星的穩(wěn)定軌道,還會像彗星一樣偶爾釋放塵埃,因此被稱為“主帶彗星”,并命名為311P,它是人類確認的第七顆主帶彗星,也是迄今為止形態(tài)最奇特的一顆。

季江徽:整個太陽系里面除了大行星以外,還有很多小行星,大部分分布在火星軌道和木星軌道之間,這樣一個區(qū)域就叫作主帶,所以主帶彗星軌道是在主帶,它又像彗星,就像311P一樣,有六個彗尾,像孔雀開屏一樣,所以有些專家給它起了一個綽號,叫“孔雀小行星”,。通過天問二號這樣一個探測任務(wù)回答這些小行星,、彗星、主帶彗星之間的聯(lián)系,可以給出很好的答案,。

天問二號探測器上共配置了中視場彩色相機,、多光譜相機、可見紅外成像光譜儀,、熱輻射光譜儀等11臺科學(xué)設(shè)備,這些先進設(shè)備將助力探測器在飛行過程中對小行星和主帶彗星進行探測,獲取科學(xué)數(shù)據(jù),。

劉建軍:在地面上用光譜儀推掃一個對象就可以看到它的紋理信息,同時也可以看到它的光譜信息。未來在軌探測的時候也是一樣,對小行星一個區(qū)域進行掃描成像就可以得到它的物質(zhì)成分,通過每一點光譜信息得到整個小天體的光譜信息,、成分,。

天問二號的發(fā)射不僅引起了科學(xué)界的極大關(guān)注,還吸引了很多航天愛好者來到發(fā)射現(xiàn)場。我們期待著它取得更多原創(chuàng)的科學(xué)成果,揭開更多宇宙的奧秘,。

發(fā)射的圓滿成功,僅僅是天問二號漫長星際征程的第一步,。天問二號任務(wù)技術(shù)難度大,工程風(fēng)險高。發(fā)射入軌后,還將經(jīng)歷12個飛行階段,可謂征程萬里,重任在肩,前路是星河璀璨,卻也有著重重兇險,。這個小小的探測器承載著中國航天人的智慧與心血,也寄托著人類對宇宙的探索渴望,。期待天問二號能夠按計劃精準完成各項探測任務(wù),收獲具有開創(chuàng)性的科學(xué)成果,為我們帶回來自遙遠星辰的答案。