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潮声丨十载追双星,天问意何为

时间:2025-05-29 07:22:00 浏览: 0

潮新闻客户端 执笔 王晶 肖暖暖 摄影 王嘉楠

2025年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苏醒,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”成功将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采样返回探测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,一辈又一辈航天人用智慧与心血创造亮眼成绩,更创造了以“两弹一星”、载人航天、月球探测为代表的辉煌成就。

近七十载转瞬即逝,中国建设发展成为航天大国,我国航天事业的接力棒来到了天问二号手中。如今,天问二号接续实施星际探测,全力奔赴太空,我们对广袤深空的无限想象,将随着天问二号任务的推进,逐渐揭开谜底。

火箭发射升空瞬间。潮新闻特派记者 王嘉楠 摄

这次任务将解答哪些“谜题”

“万里挑一”的它们究竟有多特殊

天问二号是我国首个面向行星际进行取样返回的航天器,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。

天问二号任务示意图。国家航天局探月与航天工程中心制图

“小行星是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潮新闻记者。

中国科学院地球化学研究所助理研究员张鹏飞打了个比方,小行星2016HO3就像地球的“小月亮”,它在围绕太阳公转的同时也绕着地球转,运行轨道很特殊。他向潮新闻记者介绍,太阳系中存在许多小尺寸的小行星,但是人类对小尺寸、快自转的小行星知之甚少,比如它们的表面状态、轨道演化及演化历史,“几乎都是完全未知的。”

“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,距离地球约1800万至4600万公里;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,身后拖着多条尘埃尾,会释放喷发物。

“对于2016HO3的起源,科学家们有着有多种不同的猜测,比如是由小天体与月球撞击后产生的碎片形成,抑或是在祖代时就被地月系引力所捕获,其实一直都存在。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和演化有重要意义。

国际宇航联空间运输委员会主席杨宇光告诉潮新闻记者,在所有的近地小天体中,目前仅有5个可算作地球的准卫星,小行星2016HO3就是其中之一,“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’。”刘建军补充说。

太阳系八大行星分布。图源:国家航天局

这是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是处于前列的。”北京航空航天大学宇航学院副教授王悦向潮新闻记者表示,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。

中国航天科技集团曾福明,是天问二号探测器副总设计师。他直言,由于目标小行星存在诸多不确定性,尤其会给确定采样点、执行采样任务带来很多困难,也由此对探测器的适应能力提出更高要求。

“这将会经历一个非常漫长的任务周期。”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: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个月时间取样返回地球,返回舱将取样包裹送回地球,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。

(天问二号任务工程动画。由航天科技集团五院提供)

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。

“在航天领域,常常用时间换重量或换能量。依靠地球引力借力飞行,可以节省能源,只需用较小的火箭就能发射。与此同时,也节省了推进剂,就能为科学载荷留出更多重量,加装科学仪器等。这样既节省成本,也扩大了可能的科学回报。”杨宇光解释道。

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,各个方面都有所涉猎、有成绩,这是成为航天强国的必经之路。”

火箭发射升空瞬间。潮新闻特派记者 王嘉楠 摄

“之前的二十年,航天领域对小行星的研究有了突破,但主要是针对大尺寸的、缓慢自转的小行星。而以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。当我们对小行星有了进一步认识,即使它们轨道更容易偏移、对地球造成威胁,也能及早进行小行星防御研究。同时由于探测任务本身难度大,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。”张鹏飞说。

“天问”再问天

深空探索之旅,路漫漫其修远兮

斡维焉系,天极焉加?八柱何当,东南何亏?九天之际,安放安属?隅隈多有,谁知其数?天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?——两千多年前,屈原已作长诗《天问》,叩问青天,思考宇宙的奥秘。现在,我们用实际行动追寻答案。

大道不孤,众行致远。天问二号也遵循共商共建共享原则,通过载荷合作、数据共享等展开国际合作。

“我国非常看重航天领域的国际合作,这是我们认为成为航天强国的必需。其次,在国际上,所有航天大国、强国在开展深空探测任务时都展开了多种形式、广泛的国际合作,搭载他国科学载荷、分享数据就是最常见的形式之一。从实际操作来看,由于地球自转,深空探测任务无一例外地都需要海外测控站的支持,因此必须开展广泛的国际合作。”杨宇光说。

王悦则指出,深空探测任务成本高昂,通过国际合作的形式,可以在一定程度上分摊成本,成果共享,大大提升任务的效率,“并且,深空探测的目标是扩展人类的知识边界,成果属于全人类,开展合作也是理所应当。”

火箭发射升空前。潮新闻特派记者 王嘉楠 摄

天问二号已经升空,奔赴相隔遥远的探测目标。而在地球上,我们对天问二号还有许多畅想。

杨宇光表示,以超过第二宇宙速度从深空返回的技术,对将来天问三号从火星带回样本也有借鉴意义。同时,深空探测还会有许多成果转化,转化周期长但是效益很高。比如返回器表面的防热要求非常高,也会推动我国材料科学的进步。

在张鹏飞看来,天问二号之前,我国的深空探测任务更倾向于稳中求进,天问二号更像一次大胆的求新、求突破,以十年左右的任务周期进行长远规划,这既是挑战,也是检验。说起天问二号,张鹏飞更不免有些激动,“我们团队主要负责为天问二号的探测目标进行物理、化学特性研究、预测返回样品特征等,为后续确定采样方式等工作提供参考。这一过程中,我们的研究观点和传统观点完全不同,这也在学界引发了比较激烈的讨论。我们期待着天问二号逐步完成探测任务,揭开我们所争论的问题答案到底是什么,进一步去探求真理。”

天问一号环绕器与火星合影。图源:国家航天局

现代航天学和火箭理论的奠基人齐奥尔科夫斯基曾说:“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”

日月安属?列星安陈?屈原在《天问》中发出的旷世之问,也许能用他的另一名篇,《离骚》中的诗句来回答——路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。

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