今日凌晨1时31分,我国于西昌卫星发射中心,借助长征三号乙型运载火箭,顺利将天问二号行星探测任务探测器送入太空。此举标志着我国在深空探测领域取得了新的进展。
张润红此次担任01号指挥员,成为我国航天发射阵地首位女性指挥员。她负责的天问二号发射任务,是她作为指挥员第15次执行。自去年年底起,她便开始为这次发射任务做充分准备。面对天问二号的任务,张润红深感肩负的责任极为重大。
目标小行星与地球之间的相对位置持续变动,这使得天问二号必须选在特定的时间段内进行发射,以便最大程度地节约燃料。因此,火箭的发射窗口极为有限,仅有短短4分钟。不仅如此,火箭的入轨速度必须达到每秒11.2公里,而且必须实现高精度入轨。这个过程就如同在上海将一个篮球投向北京的目标篮筐,不仅要准确命中,还要确保篮球进入篮筐时的飞行轨迹和速度恰到好处。
中国航天科技集团陈闽慷表示,此次任务对火箭入轨的精确度要求是常规高轨发射任务的两倍。为此,我们实施了一系列措施,例如对制导策略进行优化,确保火箭即便在较大偏差的情况下也能满足入轨标准。
此次负责天问二号发射的是我国著名的“金牌火箭”——长三乙火箭。该火箭是我国在高轨发射领域的主力,同时也是我国发射次数最多的火箭型号,迄今为止已成功执行了108次发射任务,包括嫦娥三号、嫦娥四号等探月工程的重要使命。设计团队经过两年的不懈努力,完成了多轮设计优化与迭代。
陈闽慷指出,至2023年年末,长征三号乙火箭经历了一次版本升级,这版火箭堪称最新型,其可靠性与运载能力均得到显著提升,足以更充分地满足天问二号任务的需求。
天问二号任务预计持续十年左右,其主要目标是探测、采集小行星2016HO3的样本并将其带回地球,任务完成后,还将对主带彗星311P进行科学研究。那么,天问二号即将前往的2016HO3,这颗小行星究竟有何特点呢?
中国科学院紫金山天文台的近地天体望远镜观测员胡龙飞指出,2016HO3这颗小行星与众不同,宛如地球的“小随从”,它与地球维持着相对固定的轨道关系。这个“小随从”时而会出现在地球前方,时而又会位于地球之后。
2016年4月26日,人类在宇宙的广阔空间中成功捕捉到了一颗被称为“特殊”的小行星,即2016HO3。经过天文学家的轨道观测和计算模拟,他们发现这颗小行星与月球之外的另一颗自然地球卫星相似,它所处的轨道十分独特。2016HO3不仅像其他小行星一样围绕太阳运行,还在一个极为遥远的轨道上相对于地球进行上下左右的“振荡”运动,因此被赋予了“振荡天星”这一名称。
刘建军,天问二号任务的副总师,中国科学院国家天文台的研究员,如此评价道:“这个天体独具特色,我们将其命名为地球的准卫星。它与地球处于同一轨道,并共同围绕太阳旋转。在论证阶段,我们仅发现了五颗这样的天体,如今看来,数量可能已增至七颗。这种天体的稀有性使得它们尤为珍贵,对于科学家而言,探索和研究它们充满了期待。”这还有一个非常关键的优势,那就是工程的便利性相当高。因此,在科学和工程两个领域的结合上,可谓是水到渠成,我们便决定付诸实践。
专家指出,这类小行星承载着太阳系初创时期的原始资料,堪称探究太阳系早期物质构成、形成机理以及演化历程的“活标本”,在科研领域具有极其重要的价值。同时,有研究学者提出,2016HO3极有可能源自于一次远古时期的天体碰撞事件中的碎片。
这颗令人好奇的小行星究竟呈现何种形态?2024年3月29日,我国青海冷湖地区,由我国科学技术大学与紫金山天文台共同研发的墨子巡天望远镜,成功捕捉到了这颗与地球相距数千万公里的小行星,并记录下了其宝贵的影像资料。

中国科学院紫金山天文台的研究员季江徽指出,天问二号的首次目标2016HO3,乃是一个极其微弱的小黑点。它四周环绕的静止天体均为恒星,通过观测图像中的相对运动,我们得以确认小行星的存在。尽管望远镜口径达到2.5米,属于大型光学视场望远镜,但观测到的这颗小行星却显得格外微小,直径仅有50米,其宽度与一个足球场相仿。在地面捕捉此类小行星极具挑战,而天问二号若能在太空搜寻并逐步靠近,直至其表面进行采样并成功返回地球,这对工程项目而言无疑是一项极具挑战性的任务。
天问二号的挑战究竟有多大?该任务涵盖了13个飞行阶段,其飞行过程既复杂又要求精确。面对记者,探测器系统负责人余后满坦诚表示,此次任务的难度和所面临的挑战是前所未有的。
中国航天科技集团余后满表示:我们尚未走过这条道路,与月球探测多次经历的情况不同,这是一条完全未知的路径。我们是否已经全面识别了所有潜在风险,是否已充分考虑所有相关因素,是否已充分预想到所有不确定性?这始终是我们心中的担忧,也是科学探测所面临的风险所在。
要在远离地球数千万公里的地方,于直径仅有几十米的小行星表面成功着陆,这本身便是一项颇具难度的任务。
余后满指出,目前国际上的小行星探测任务着陆精度普遍在15米以上,然而这颗特定的小行星体积微小,其着陆精度需求缩小至大约1米的半径。此外,这颗小行星不仅体积小,而且转速极快,形态亦十分不规则。综合来看,我对这颗小行星的描述可以概括为“小、快、怪”。这颗小行星究竟是整体的一块岩石,抑或是由碎石堆积而成,其表面是否存在风化层,风化层具体位于何处,厚度如何,这些都充满了未知。诸多不确定因素的存在,使得对小行星的任务必然是边飞行、边探索、边作出决策的过程。
此次任务面临的最大挑战和难度,莫过于在小行星上进行采样。不论选择何种采样手段,都必须应对微重力带来的种种困难。
余后满表示,无论是月球还是即将实施的火星采样任务,都存在一定程度的引力作用。相较之下,小行星由于体积微小,其引力几乎可以忽略不计。在这种情形下,主探测器稍加触碰就可能被弹开。在采样过程中,由于缺乏重力限制,样品处于无拘无束的状态,其逃逸速度可能达到每秒一两个厘米,样品因此可能飞离。因此,这种采样任务面临着极高的难度。
天问二号在执行了对小行星2016HO3的探测与采样作业之后,其返回舱将同主探测器分道扬镳,预计在2027年的尾声重返地球。与此同时,主探测器将独自继续前行,目的地是主带彗星311P,它将在此开展下一阶段的探测工作。
2013年,研究人员在火星与木星轨道间的主小行星带中,揭示了一颗独特的小天体。这颗小天体尾部拖着多条尘埃尾巴,其外貌与彗星极为相似,实属罕见。它不仅保持着小行星的稳定轨道,还具备彗星的特征,偶尔会释放尘埃。因此,它被冠以“主带彗星”的称号,并被命名为311P。作为人类确认的第七颗主带彗星,311P以其独特的形态,成为了迄今为止最为奇特的一颗。
季江徽指出,太阳系中除了大行星外,还存在着众多小行星,其中大部分位于火星与木星轨道之间。这一区域被称为主带。而主带彗星的轨道亦位于此,它们与彗星相似,例如311P彗星,拥有六条彗尾,宛如孔雀展开华美的羽毛。因此,一些专家便为这类小行星赋予了一个别称——“孔雀小行星”。借助天问二号这一探测项目,我们能够揭示这些小行星、彗星以及主带彗星之间的相互关系,从而获得令人满意的解答。
天问二号探测器搭载了中视场彩色相机、多光谱相机、可见红外成像光谱仪以及热辐射光谱仪等11种科学仪器,这些高科技设备将在探测器飞行期间,对小行星和主带彗星实施探测任务,并收集相关科学信息。
刘建军指出,通过地面光谱仪对目标进行扫描,能够观察到其表面纹理以及光谱特征。展望未来,在轨道探测任务中,对特定区域进行扫描成像,同样能够揭示小行星的物质构成。通过分析每一点的光谱数据,我们可以获得整个小天体的光谱全貌及其成分信息。
天问二号的升空不仅引发了科学界的广泛关注,更吸引了众多航天发烧友齐聚发射阵地。我们热切期盼它能带来更多具有独创性的科研成果,揭示更多宇宙的神秘面纱。
圆满完成发射任务,只是天问二号星际探险的开端。这项任务的技术挑战巨大,工程风险极高。进入轨道之后,它还需跨越12个飞行阶段,漫长的征途上,肩负着艰巨的责任。前方是星光熠熠的星河,但也充满了未知与危险。这个微小的探测器汇聚了中国航天人的智慧和汗水,同时也承载着人类对宇宙奥秘的无限向往。我们热切期盼天问二号能够依照预定方案,精确地完成所有探测任务,并取得具有突破性的科研成果,为我们带来遥远星系的信息。

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