编辑 王雅静 文 王雅静

近期,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。天问二号将开启我国首次对地外小天体的“双目标探测”,这意味着我国深空探测又迈出了新的一步。

两大目标三大难点
天问二号任务两个目标:目标一是对小行星2016HO3进行伴飞、取样并返回地球;目标二是将前往主带彗星311P,开展科学探测。 那么,我们为什么要探测小行星2016HO3?小行星2016HO3是人类目前发现的地球“准卫星”之一。这颗小行星距离地球最近的时候,也有地月距离的42倍。它的踪迹由美国夏威夷的泛星计划巡天望远镜于2016年首次捕捉到。小行星2016HO3保留着太阳系诞生之初的原始信息,是研究太阳系早期物质组成、形成过程和演化历史的“活化石”,具有极高的科学价值。 主带彗星311P是运行在火星和木星轨道之间的小行星带中的一个小天体,距离地球最近也有1.62亿公里,最远5.13亿公里。它既有彗星的物质构成特征,又有小行星的轨道特征。对它进行探测,有助于了解小天体的物质组成、结构,还有它的演化机制等。 为了确保任务顺利完成,天问二号要克服许多困难。

难点一是飞向小行星的轨道。小行星和地球一样,都是围绕太阳转,但两者不是同样的周期,会产生位置和角度的差异,对飞行轨道设计要求极高。难点二是为了确保不论星壤是很厚还是很薄都能获得样品,任务团队设计了不同采样方式。等探测器近距探测之后,再规划到底在哪采样、哪种方式采样。第三大难点是采样后如何返回地球的问题。天问二号进入大气层不再“打水漂”,因此需要承受超过第二宇宙速度再入而带来的极大过载。将近12公里每秒的再入速度,任务团队必须要精细算,才能把防热结构、气动外形设计等做好。

先进设备助力深空探索 天问二号整个飞行过程复杂且精细,任务周期约10年,包含13个飞行阶段。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,预计于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。 据了解,探测器上共配置了中视场彩色相机、多光谱相机、可见红外成像光谱仪、热辐射光谱仪、探测雷达、磁强计、带电粒子与中性粒子分析仪、喷发物分析仪、窄视场导航敏感器、激光一体化导航敏感器、旋转衍射高光谱相机等11台科学设备。这些先进设备将助力探测器在飞行过程中对小行星和主带彗星进行探测,获取科学数据。 天问二号任务由工程总体和探测器、运载火箭、发射与回收、测控、地面应用五大系统组成。国家航天局探月与航天工程中心承担工程总体工作,负责任务的总体设计和实施管理;中国航天科技集团空间技术研究院牵头承担探测器系统研制;中国航天科技集团运载火箭技术研究院负责运载火箭系统;中国科学院国家天文台牵头承担地面应用系统。

此次任务是长征系列运载火箭第578次发射。执行发射任务的长征三号乙运载火箭,是我国高轨发射的主力火箭,也是我国宇航发射次数最多的火箭,此前已完成108次发射,曾执行过嫦娥三号、嫦娥四号等探月工程任务。为确保“长征三号乙火箭‘可靠、精准、准时’答卷”,跑好天问二号任务“第一棒”,火箭研制团队与探测器研制团队历时5年协同攻坚,确保发射窗口万无一失。 从天问一号火星“首秀”,到天问二号开启小行星探测与采样返回之旅,中国航天人正以“日积跬步”的创新与积累,向着浩瀚深空不断求索,揭开更多宇宙奥秘!