
天问二号任务示意图(国家航天局探月与航天工程中心供图)

天问二号探测器发射升空
N新华 央视 北京晚报 北京日报
我国首次小行星探测与采样返回之旅正式启程!5月29日1时31分,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。
天问二号的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。
寻访探测 地球的“神秘舞伴”
深空中,一颗名为2016HO3的小行星,正以特殊的方式与地球共舞。它既不是地球的天然卫星,也不属于典型的近地小行星,而是被天文学家归类为地球“准卫星”。
天问二号探测器将要探访的,就是这位地球的“神秘舞伴”。
在过去的100年里,2016HO3与地球始终保持着轨道共振。它既不会脱离地球引力影响,又不会真正成为地球卫星,而是形成类似马蹄形的环绕路径,与地球始终保持微妙的距离——行至地球前方时,它会被地球轻柔地推开;待地球向前运行时,它又悄然加速追赶。
2016HO3还有着几乎失重的天体表面、28分钟的昼夜交替、极端的温度剧变……科学家推测,这颗直径约40米至100米的天体,很可能是某次远古撞击事件的抛射物,光谱分析显示,它的成分与月球岩石惊人地相似。作为太阳系的“活化石”,它记录了太阳系形成初期的原始信息,对太阳系起源和演化研究有着重要意义。
天问二号拥有智能化“大脑”,它将“边飞边探边决策”,先围绕2016HO3伴飞,从距离目标天体约2000千米开始,基本自主开展精准捕获、逐步接近、科学探测和样品采集,最后返回地球。技术团队创新了小天体采样方式,除常用的秒级触碰采样方式外,天问二号还将在距离小行星表面近处伸出机械臂实施悬停采样,以及在小行星表面微重力环境下开展分钟级的附着采样。
长三乙火箭 实现“零窗口”发射
2016HO3的体积小、质量小、引力弱,捕获难度大,天问二号探测器要顺利抵达“目的地”,难关重重。对于火箭来说,发射窗口窄、轨道高度和入轨精度要求高、分离速度误差控制严,要闯过的关卡同样不少。
与以往发射地球轨道范围内的载荷相比,此次任务在分离阶段进一步提速,由每秒7.9千米的第一宇宙速度,提升至超过每秒11.2千米的第二宇宙速度,从而使探测器挣脱地球引力。过程中,火箭要为探测器提供极高的速度和能量,综合考量火箭运载能力、履约能力和可靠性等因素,我国宇航发射次数最多的火箭——长三乙火箭成为此次小行星探测之旅的“专属座驾”。
何时启程,也有讲究。连续3天,火箭每天只有4分钟的发射窗口期,加之目标小行星与地球的相对位置一直在变化,“零窗口”发射能为探测器节省更多燃料,以更好地完成后续任务。要完成地球逃逸轨道发射任务,技术团队历时两年,完成多轮设计迭代,拿出了一套最简化的设计方案,实现火箭与探测器完美“交班”。
小行星样品 预计2027年返回
天问二号任务的整个飞行过程复杂且精细,共包含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,该阶段将持续约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。随后探测器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。
天问二号探测器上共配置了11台科学设备,这些先进设备将助力探测器在飞行过程中进行探测,获取科学数据。
完成小行星“土特产”采集后,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,独自进入再入回收段,预计于2027年底着陆地球并完成回收。
马不停蹄
揭开彗星的“神秘面纱”
此后,主探测器将继续执行第二项任务,飞向火星与木星之间小行星带的一颗特别天体——主带彗星311P,对其进行伴飞探测。
311P既像小行星般沿固定轨道行进,又像彗星一样喷发尘埃。一般认为,彗星储存着大量的冰,当它们靠近太阳时,内部冰物质受热蒸发,形成壮丽的彗尾。但311P却“定居”在小行星带,这里过于靠近太阳,难以保留水冰等挥发性物质。
一连串的问号就此涌现:尘埃中是否含有水分子?它的喷发能量从何而来?如果小行星带中真的存在水冰,地球海洋起源是否需要重新审视?后续,天问二号探测器将穿越深空,揭开311P的神秘面纱。每一次探测数据的回传,都有望重构人类对太阳系演化的认知。