5月29日凌晨1时31分,长征三号乙运载火箭在夜幕笼罩的西昌卫星发射中心轰然启动,赤金龙焰伴随着震彻山谷的咆哮撕破大凉山的寂静苍穹。
飞行约18分钟后,这枚“金牌火箭”成功把承载着行星际探索使命的天问二号探测器送入深空走廊。此后,探测器太阳翼正常展开,发射任务取得圆满成功——中国航天器首次小行星探测与采样返回任务的轨迹已镌刻在星辰大海。
1956年10月8日,我国第一个导弹研究机构——国防部第五研究院挂牌成立,标志着我国航天事业正式创建。此后筚路蓝缕,近七十载转瞬即逝,我国航天事业的接力棒来到天问二号手中。如今,天问二号接续实施星际探测,全力奔赴太空,展开对广袤深空的无限想象。
万里挑一,探寻地球生命起源
研究对象是“会跳舞的小天体”
天问二号是我国首个面向行星际进行采样返回的航天器,主要任务目标是对小行星2016HO3进行探测、采样并返回地球,此后再对主带彗星311P开展科学探测。
“小行星保留着太阳系诞生之初的最原始信息,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’。此外小行星对地球的演化过程也会产生非常重要的影响,天问二号所获取的线索和信息将具有极高的科研价值。”天问二号任务工程副总师、中国科学院国家天文台研究员刘建军告诉本报记者。
“小行星2016HO3和主带彗星311P都极为特殊,这正是我们选择它们作为探测目标的主要原因。”在刘建军看来,2016HO3像是个“会跳舞的小天体”,虽然与地球在一条几乎相同的轨道绕着太阳转,但与此同时离地球却时近时远、忽潜忽跃;而主带彗星311P也与我们所认知的彗星不一样,它距离地球约1.5亿至5亿公里,不仅处于主带卫星的稳定轨道,也兼具彗星的特性。
“对于2016HO3的起源,科学家们有多种不同的猜测,比如是由小天体与月球撞击后产生的碎片形成,抑或在祖代时就被地月系引力所捕获。此外,对于主带彗星311P这类小天体的形貌、内部结构以及释放物质组成等,也仍待被探索研究。”刘建军表示,天问二号任务有助于揭开这些未解之谜,验证相关假说,对加深认识太阳系和地月系统的形成与演化有重要意义。
国际宇航联空间运输委员会主席杨宇光告诉记者,在所有的近地小天体中,小行星2016HO3是地球准卫星之一,“本次探测任务对地球生命起源研究、小行星防御、太空资源利用等都有重要意义。”
“太阳系有三万颗左右近地小行星,所以选择它们俩可以说是万里挑一。”刘建军补充道。
我国首次小行星采样返回任务
十年追“双星”,风险和难度巨大
“目前,天问二号任务的复杂程度和先进性在国际上都处于前列。”北京航空航天大学宇航学院副教授王悦表示,天问二号的成功发射标志着我国继火星探测之后行星探测工程的又一次飞跃,我国将跻身世界小天体探测的前列,这对我国深空探测事业具有里程碑意义。
这是我国首次小行星采样返回任务,极为独特的两个探测目标也决定了天问二号探测任务的复杂和困难程度。
“任务需要克服诸多难题,对飞行路线选取、精准控制,探测器自主完成伴飞、着陆、采样,推力器的稳定性、使用寿命以及返回舱的防热性能等都是很大的技术挑战。”王悦说。
“这将会经历一个非常漫长的任务周期。”天问二号探测器副总设计师曾福明介绍,按计划天问二号升空后需经过约1年的飞行到达探测任务第一站小行星2016HO3,随后用十多个月的时间伴随这颗小天体飞行并择机执行采样任务,再花费约7个月时间采样返回地球,返回舱将采样包裹送回地球,主探测器则继续向主带彗星311P飞行,需耗费约7年时间。整个任务预计耗时十年左右之久。
那么,为什么我们要花上十年时间探索“双星”?
“十年的任务时间由轨道特点决定,而且也有助于节省资源和成本。”杨宇光介绍,天问二号两个探测目标距离地球十分遥远,主带彗星311P将是我国目前为止探测的最远的天体。如此遥远的距离加上重力极其微弱的环境,以及探测过程中高度的自主化、智能化,都对技术和工程提出了很大挑战。
虽然天问二号的重量不及以往的航天任务,但杨宇光直言,天问二号是中国成为航天强国的一块重要拼图,“我们探测月球、探测火星,也发力探测小天体,这是成为航天强国的必经之路。”
“以2025年天问二号为分界线,对小行星2016HO3的探测可能会带来全新的演化理论。一旦成功突破,对我们走向更远的深空、未来技术迭代都有很大借鉴意义。”中国科学院地球化学研究所助理研究员张鹏飞说。