科幻电影中的外星球,往往有着自己的世界和文明。那么,真实的外星球上是什么样的?或许,这一次航天任务能够给出答案——
据央视新闻报道,5月29日1时31分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙Y110运载火箭,成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空。火箭飞行约18分钟后,将探测器送入地球至小行星2016HO3转移轨道。此后,探测器太阳翼正常展开,发射任务取得圆满成功。
图片来源:央视新闻
天问二号于今年2月运抵西昌卫星发射中心,天问二号主要任务目标是对小行星2016HO3进行探测、取样并返回地球,此后再对主带彗星311P开展科学探测。潮新闻记者第一时间对话国际宇航联空间运输委员会主席杨宇光,共同解析天问二号的“追星”秘笈。
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探测目标天体暗藏玄机
此次发射任务圆满成功,仅仅是天问二号任务漫长探测过程的“第一步”。天问二号任务技术难度大,工程风险高,共包含发射段、小行星转移段、小行星接近段、小行星交会段、小行星近距探测段、小行星采样段、返回等待段、返回转移段、再入回收段、主带彗星转移段、主带彗星接近段、主带彗星交会段、主带彗星近距探测段等13个飞行阶段。
据央视新闻报道,其中,小行星探测和采样返回包括9个阶段,发射段顺利完成后,探测器进入小行星转移段,这一阶段将持续约1年,期间需实施深空机动、中途修正等操作,直至距离小行星约3万公里处。
随后依次进入小行星接近段、交会段、近距探测段,在近距探测段按照“边飞边探、逐步逼近”原则,对小行星开展悬停、主动绕飞等探测,确定采样区后进入采样段。
完成采样任务后,探测器将经历返回等待段、返回转移段,在返回转移段接近地球,返回舱与主探测器分离,之后独自进入再入回收段,将于2027年底着陆地球并完成回收。
此后,主探测器则继续飞行,前往主带彗星311P,开展后续探测任务。
天问二号此行第一站便是2016HO3小行星,它位于距离地球数百万到数千万公里的深空中。美国夏威夷的泛星计划巡天望远镜于2016年在浩瀚星空中首次捕捉到了它的踪迹,它是人类发现的地球准卫星之一。
什么是地球准卫星?科学家们发现2016HO3十分有趣,如同地球卫星一般,围绕着地球转。杨宇光告诉潮新闻记者,之所以叫做地球准卫星,而不是地球卫星,是因为2016HO3的轨道与地球高度关联,长期在地球附近徘徊,却未被地球引力完全捕获,具有“若即若离”的轨道特性。
“主带彗星311P更特殊了!”天问二号到访的第二站是2013年8月27日由泛星计划望远镜发现的主带彗星311P。
主带彗星311P这位“伪装者”,是运行在火星与木星轨道之间小行星带中的小天体,同时具有传统彗星的物质构成特征和小行星的轨道特征。对主带彗星311P进行探测,有助于了解小天体的物质组成、结构以及演化机制,填补太阳系小天体研究领域的空白。
在杨宇光看来,2016HO3和311P这两个天体,大概率埋藏着太阳系诞生之初的“蛛丝马迹”,具有极高的科学研究价值。此外,他认为,科学家们选择这两颗天体肯定是经历过更严格缜密的计算。
天问二号出发去“追星”
虽然天问二号的探测目标天体有趣,且研究价值高,但是它的任务本身却十分复杂,选择地球准卫星和主带彗星为探测对象,在国际上尚属首次,堪称“史诗级”难度。
据悉,天问二号要经过约一年的飞行,才会到达探测任务第一站:2016HO3。不过,它需伴随这颗小天体飞行一年后,才能择机执行采样任务。
此前嫦娥五号与嫦娥六号也曾到月球采集过月壤,从火箭发射到采样返回,时间均没有超过两个月。不同于月球采样的“短平快”,天问二号着陆采样前为何需要伴飞一年之久?
杨宇光表示,这是因为我们对月球的了解已经足够多了,但是对2016HO3还知之甚少。“2016HO3距离地球非常远,我们在地球上对它的成像非常有限,它表面的具体地形并不为人所知。”杨宇光进一步解释,“天问二号环绕它时,会对它进行拍照,这样,科研人员可以在详尽的测绘和地形分析后,寻找最佳着陆地点。”
轨道设计同样是“极限挑战”。完成小行星取样后,天问二号要返回到地球附近,“丢下”样品,并调整轨道,继续飞往旅途第二站——主带彗星311P。杨宇光说:“天问二号返回地球时,会受到地球引力的影响加速靠近,当靠到最近的时候,又由于速度太快,会靠惯性‘跑掉’,再去执行下一个任务。”
“天问二号任务时间是我们航天历史上最长的。”杨宇光告诉潮新闻,天问二号执行采样任务时间约为两年半,从地球飞到311P,预计耗费7年时间,整个任务执行周期相当于近十年的时间。
中国航天不断突破深空探索极限
此次进行地球准卫星和主带彗星任务的天问二号是“天问家族”中的“老二”。在2020年第五个中国航天日上,中国行星探测工程被命名为“天问”系列。
“天问”系列的第一发,便是直奔火星。中国自主发射的首枚火星探测器天问一号探测器于2020年7月23日发射,一步实现“绕、着、巡”,2021年5月15日成功着陆火星。中国航天在火星探测领域首次亮相即获成功,宣告中国从此走向了全新的“行星探测时代”。
接着便是今天的天问二号发射,它并不是要执行继天问一号之后的第二次火星探测任务。杨宇光告诉潮新闻:“仅研究月球和火星,是无法拼成深空探测这块大拼图的,其他天体的探索也十分重要。”
此次天问二号任务还未结束时,天问三号便“快马加鞭”开启征程。据了解,天问三号计划于2028年前后实施发射,确立生命痕迹探寻为第一科学目标,将突破火面采样、火面起飞上升、环火交会和行星保护等关键技术,实现火星样品返回地球。在2030年前后,天问四号还将奔赴更遥远的木星。
从“嫦娥探月”到“天问探火”,再到如今的天问二号选择地球准卫星和主带彗星为探测对象,开启探测新征程,随着探测时间表日渐清晰,中国航天正在不断突破深空探索的极限。
日月安属?列星安陈?数千年前古人对于自然的疑问,答案正逐渐清晰。