根据国家航天局的消息,早在2月份就运抵西昌卫星发射中心的天问二号探测器,已于5月18日顺利转入发射区,本月底将择机实施发射。
天问二号的探测目标非常特殊,是小行星和彗星。人类探测月球、太阳系行星的尝试已经有很多了,小行星确实比较冷门,此前只有美、日两国实现过。
我国为啥要探测这样的小天体呢?和美、日相比,咱们的任务难度有怎样的提升呢?
研发故事:从实验室到发射场的十年长征
2016年:在12月发布的《2016中国的航天》白皮书中,我国规划了几大行星探测任务,其中首次提到了小行星探测计划。
2022年:天问二号进入初样研制阶段,电性产品启动综合测试。
2023年:3月,任务正式获国家批准立项,明确探测目标:从近地小行星2016HO3采样返回,并伴飞探测主带彗星311P。初样研制阶段基本完成,计划中期转入正样研制,发射时间锁定2025年5月前后。
2024年:2月,天问二号运抵西昌卫星发射中心,准备就绪,等待时机。5月底,它就会发射升空,开启太阳系小行星的探测之旅。
后续计划:大概一年的时间,天问二号就会来到2016HO3附近,展开近距离探测和采样工作。随后,探测器会带着小行星样本,再花半年的时间,回到地球上空,将样本“空投”进大气层。
主探测器不会返回地面,而是一个华丽转身,朝彗星311P进发。这个过程就比较漫长了,需要差不多7年的时间。等它接近彗星时,这个任务已经接近10年了,可见我国航天人还任重道远。
为啥要花30亿去“捡石头”?
- 破解太阳系诞生之谜:2016 HO3形成于46亿年前,其物质可能保留着太阳系原始星云的“配方”,是我们研究太阳系起源及其早期历史的“活化石”。
- 生命诞生之谜:天文学家认为,地球生命的起源可能和小天体有分不开的关系。不论是生命之源——水,还是构成生命体的最基础有机物,都有可能是小天体带到地球来的。通过对小行星或者彗星的采样探测,或许能够找到相关证据。
- 行星防御技术储备:小行星不仅可能创造生命,还有可能毁灭生命。6600万年前,就有一颗小行星彻底毁灭了恐龙,人类需要防止灾难再次发生。除了有效的观测之外,一旦遇到真正有威胁的小天体,人类需要有技术通过航天器改变其轨道,将危险扼杀在摇篮中。
- 主带彗星谜团:关于311P所代表的主带彗星,天文学家还有很多疑惑的谜题,比如它们的起源、真实身份、各方面特性等。如果能够近距离探测,就可以得到更多线索来解答谜题。
换句话说,这一次天问二号任务,不仅仅可以取得许多直接的科研成果,还会给未来的航天任务打下坚实的基础,便于后续任务的展开。
一箭双雕
- 2016HO3
发现于2016年,是一颗体型比较小的小行星,直径仅有40~100米。
它的身份非常特殊,不仅是一颗阿波罗型近地天体,更是一颗地球准卫星。也就是说,它的轨道和地球保持着高度一致。观测结果表明,它的近日点和远日点分别为0.9和1.1个天文单位,距离地球最近时仅有521万公里,公转周期为366天。
有趣的是,有些科学家甚至认为,这颗小行星其实是月球的一部分,后来由于宇宙碰撞事故被炸出月球,成为了独立的小天体。
- 311P
311P彗星(PanSTARRS)是在2005年时被发现的一颗主带彗星,半径约240米。我们已知的许多著名彗星,都来自遥远的奥尔特云,由于它们的公转周期都很长,所以被称为长周期彗星。但在内太阳系,也有一个区域隐藏着比较多的彗星,那就是主小行星带,这些彗星就被称为主带彗星。
长周期彗星的轨道一般是偏心率极大的椭圆,近日点在地球轨道之内,远日点远远超过了冥王星轨道。而主带彗星的轨道相对规整一点,比它们更接近正圆。
311P的真实身份,目前还存疑,也有人认为它是一颗小行星,而不是彗星。天问二号的近距离飞掠,或许可以给出最终答案。
美、日望尘莫及
说到小行星探测任务,美、日两国确实比我国实施得更早。但这不意味着我们不如他们,恰恰相反,咱们酝酿的时间更长,是在准备更强的“大招”。从任务难度上说,天问二号远远超过了美、日两国以往的相同任务。
首先,老美的小行星采样,任务就是把样品带回来,并没有涉及到二次探测。而我国一箭双雕,采样之余还能顺便探访其他天体,不仅航天器的利用率更高,而且任务难度更大。
当然了,这个模式不是我国原创的,隔壁岛国的隼鸟二号探测器也是这样的。在带回小行星龙宫的样本后,它又去探测其他小行星了。
但是,龙宫的直径有差不多1公里,而我们要探测的小行星,直径连100米都没有。相比之下,我们的绕飞、采样等任务,难度都远远超过了隼鸟二号。
虽然美、日两国心里不爽,但我们确实难度更大,需要的技术更复杂。一旦成功,取得的成就也是两国无法比拟的。
因此,中科院紫金山天文台行星科学与深空探测实验室主任季江徽曾经指出,小行星表面采样任务,从一定程度上标志着我国从航天大国提升为航天强国。
天问家族的“宇宙接力赛”
2028年:天问三号出征火星实施采样,预计2030年返回。这一次天问二号任务验证的技术,也将在天问三号加以利用。相比之下,美国的毅力号火星车采集的大量样本,原本也计划2030年左右带回地球,如今方案已经被推翻,不知道什么时候能实现了。
2030年:天问四号奔赴木星,主要探测对象是木星及其卫星木卫四。此外,本次任务预计还会“顺带手”地飞掠一颗小行星,另外还有一个副探测器,随后前往天王星,对这颗遥远的冰巨星进行飞掠探测。可以说,天问四号任务的效率也是相当之高。
整个天问系列,就代表着我国行星探测工程对宇宙的探索。天问一号总设计师张荣桥也曾经表示:中国航天将探索更多的星球。
我们也期待着行星探测任务继续推进,探索太阳系的更深处。
美、日的心里只有征服,而我们的心里,只有征途。