图:小行星采样返回示意图
中国小行星探测与采样返回之旅正式启程。5月29日1时31分,在西昌卫星发射中心,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,探测器被送入地球至小行星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。
天问二号任务设计周期10年左右,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。俄罗斯航天历史学家、齐奥尔科夫斯基航天研究院院士亚历山大.热列兹尼亚科夫指出,小行星2016HO3是地球的准卫星,与地球之间处于轨道共振状态。科学界认为,该小行星可能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”,与该小行星类似的天体还没有被探测研究过,因此天问二号探测器将拓展人类研究太阳系天体的能力。\大公报记者 刘凝哲北京报道
技术难度大 共13个飞行阶段
据国家航天局介绍,天问二号任务技术难度大,工程风险高,共包含13个飞行阶段。其中,仅小行星探测和采样返回就包括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,其间需实施深空机动、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。
携11台科学设备追星
据介绍,天问二号探测器上共配置有中视场彩色相机、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。
中国已成功实现对月球正面和背面的采样返回,天问二号要进行的小行星采样返回挑战空前。在小行星采样的难度有多大?航天科技集团空间技术研究院介绍,在小行星采样有三方面特点。首先是“微引力”。2016HO3直径有限且自转速度快,其表面物质承受着巨大的离心力,表面引力仅为地球的百万分之一。面对这样极其微弱的引力条件,天问二号在与2016HO3接触过程中,稍有不慎就有着“侧翻”的风险,星壤也易四处飞溅。
具备全自主采样能力
其次是“不确定”。由于没有探测器长期观测过这颗小行星,目前对2016HO3的特性认识极其有限,许多关键参数都只能通过其他小天体的数据推测。在采样任务中,天问二号必须进行一系列复杂操作,开展大量探测并作出最优策略,全程充满考验。最后是“时延大”。2016HO3的轨道非常特殊,较月球的38万千米测控时延更大,无法采用传统的地面遥控操作模式。这些特点决定了天问二号必须具备全自主采样能力。
行星探测工程天问二号任务指挥部总指挥长、国家航天局局长单忠德表示,期待天问二号按计划完成各项探测任务,取得更多原创科学成果,揭开更多宇宙奥秘,增进人类认知。