首页 资讯 正文

中国迈出小行星采样第一步,伸手去“摘”哪颗星

体育正文 75 0

中国迈出小行星采样第一步,伸手去“摘”哪颗星

中国迈出小行星采样第一步,伸手去“摘”哪颗星

中青报·中青网记者 邱晨辉(qiūchénhuī)

当人类将目光投向浩瀚深空,或许没有什么比星际探索(tànsuǒ)更令人心驰神往,同时(tóngshí)又需要倾注超乎想象的耐心与坚持。

眼下(yǎnxià)的天问二号任务,正是这样一场极致的探索之旅。

5月29日凌晨,西昌卫星发射中心,随着撼天动地的轰鸣划破长空,天问(tiānwèn)二号探测器搭乘长征三号乙运载火箭(yùnzàihuǒjiàn)刺破云霄,踏上深空探测征程(zhēngchéng)。

这是(shì)我国首次小行星采样返回任务,也是继天问一号火星(huǒxīng)探测之后,又一次行星际探测任务。如果说月球探测仍未摆脱地球引力,那么(nàme)行星际探测在某种意义上才真正称得上是走出地球“摇篮”。

这一(zhèyī)“走”要持续约10年,跨越亿万公里:天问二号探测器将先与(yǔ)近地小行星2016HO3“共舞”,完成探测、取样及返回(fǎnhuí)地球的“星际快递”使命;“分身”奔赴主带彗星311P的轨道,开展对(duì)太阳系早期物质的“时空溯源”。

这场漫长(màncháng)的、需要(xūyào)极致耐心与坚韧毅力的星际远征,有望在太阳系演化图谱上镌刻下中国印记。

天问二号任务示意图。国家航天局探月(tànyuè)与航天工程中心制图

为何是(shì)2016HO3这颗小行星

星海无垠,为何选中这颗(zhèkē)星?

天问二号任务地面应用系统总师、中国科学院国家天文台研究员苏彦介绍,小行星2016HO3是人类目前发现的(de)地球准卫星之一。其保留(bǎoliú)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(huóhuàshí)”,具有极高科研(kēyán)价值。

她告诉记者,天问二号的科学目标聚焦于测定小行星(xiǎoxíngxīng)和主带(zhǔdài)彗星的多项物理参数,一是测定小行星和主带彗星的轨道参数、自转参数、形状大小、热辐射特性等(děng)物理参数,开展轨道动力学研究;二是开展小行星和主带彗星的形貌、物质组分、内部结构(nèibùjiégòu)以及可能的喷发物(pēnfāwù)等研究;三是(sānshì)开展样品的实验室分析研究,测定样品物理性质、化学与矿物成分、同位素(tóngwèisù)组成和结构构造,开展小行星和太阳系早期的形成与演化研究。

作为“地球的邻居”,这颗小行星位于距离地球约1800万至4600万公里的深(shēn)空中,其轨道参数(cānshù)与地球几乎相同,与地球同步绕太阳公转。距离地球最近(zuìjìn)的时候,也有地月距离的40多倍。

探测(tàncè)难度不言而喻。与(yǔ)火星探测不同,小行星几乎不存在重力场,这导致航天器无法像环绕行星那样绕其飞行,只能(zhǐnéng)在广袤宇宙中精准追踪并追上目标天体,实现与小行星的同轨探测,进而完成相关(xiāngguān)操作、择机实施采样。

国家航天(hángtiān)局探月与航天工程中心有关专家介绍,天问二号任务共包含发射段(duàn)、小行星转移(zhuǎnyí)段、小行星接近段、小行星交会段、小行星近距探测段、小行星采样段、返回等待段、返回转移段、再入回收段、主带(zhǔdài)(zhǔdài)彗星转移段、主带彗星接近段、主带彗星交会段、主带彗星近距探测段等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(shùnlìwánchéng)后,探测器进入小行星转移段,这一阶段将持续(chíxù)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(chù)。

随后依次进入小行星(xiǎoxíngxīng)接近段(duàn)(duàn)、交会段、近距探测(tàncè)段,在近距探测段按照“边飞边探、逐步逼近(bījìn)”原则,对小行星开展悬停、主动绕飞等探测,确定采样区后(qūhòu)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,主探测器继续飞行,前往主带彗星311P,开展后续(hòuxù)探测任务(rènwù)。

这是一个运行(yùnxíng)于火星与木星(mùxīng)轨道间(jiān)小(xiǎo)行星带内的小天体,距离地球约1.5亿至5亿公里。在苏彦眼中,其兼具彗星的物质构成特征与小行星的轨道特征,开展探测有助于了解小天体的物质组成、结构以及演化机制,填补太阳系小天体研究领域的空白。

对于它(tā)的探测,仍需时光(shíguāng)沉淀。当前,我们才迈出天问二号漫长探测过程的“第一步”。

小行星探测和采样(cǎiyàng)返回“第一步”

5月29日1时31分,长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞,火箭飞行(fēixíng)约18分钟后(hòu),将(jiāng)探测器送入(sòngrù)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。

这是该系列运载火箭(yùnzàihuǒjiàn)首次执行地球逃逸轨道发射任务。

此前(cǐqián),发射地球轨道范围内的载荷,火箭分离速度为第一宇宙速度(yǔzhòusùdù),即(jí)每秒7.9千米。但此次任务中(zhōng),火箭分离时速度超过每秒11.2千米的第二宇宙速度,从而使探测器脱离地球引力,这需要极高的速度和能量。

中国航天科技集团魏远明表示,在综合考量火箭运载能力(nénglì)、履约能力和可靠性等因素后,最终长征三号乙运载火箭成为(chéngwéi)此次小行星探测之旅的“专属(zhuānshǔ)座驾”。

他同时(tóngshí)表示,小行星本身体积小、质量小、引力弱,捕获难度大,对火箭入轨精度(jīngdù)要求极高。

中国航天科技集团张亦朴告诉记者,地球逃逸轨道高度高,火箭要挣脱(zhèngtuō)地心引力束缚所需的能量多、速度快,不到万分之一(wànfēnzhīyī)速度差,都会(huì)造成探测器距离小行星百万公里级误差。

“火箭入轨时的速度超过每秒10公里,只有将误差控制(kòngzhì)在每秒1米之内才能将天问(tiānwèn)二号探测器精准送入轨道。”张亦朴说。

他打了个比方:这样的入轨精度(jīngdù),就好比在上海投出一个篮球(lánqiú),要投中位于北京的篮筐,还要保证篮球入筐时的飞行角度和速度。

作为小行星探测的“天梯”,长征三号乙(yǐ)运载火箭要跑好小行星探测“第一棒”,还面临一个挑战:任务发射窗口要求极高,5月(yuè)29日起连续3天,每天只有4分钟(fēnzhōng)。

“由于目标小行星与地球的(de)相对位置一直在变化,只有‘零窗口(chuāngkǒu)’发射最节省燃料。”张亦朴说,研制团队针对连续(liánxù)3天的发射窗口,将原本每天1套、共计3套的火箭飞行程序,简化为一套程序,进一步提高火箭可靠性(kěkàoxìng)和任务适应性。

他告诉记者,小行星探测任务相比(xiāngbǐ)常规发射受到更多约束,涉及火箭、载荷、测控、空间、时间等方面,相关设计工作量是以往的3倍,团队(tuánduì)花费两年(liǎngnián)时间,经过多轮迭代优化,最终实现了最简化(jiǎnhuà)的设计方案。

“深空探测道阻且长,但我们终于迈出成功的第一步(dìyībù)。”张亦朴说。

在行星探测(tàncè)“旅途”中,天问二号探测器要脱离地球引力场,进入太阳系空间和宇宙空间进行探测,其中一个目标所在轨道与(yǔ)太阳间距(jiānjù)将达到约3.74亿公里,较传统绕地球卫星与太阳之间的距离更远。

“距离远、信号弱、延时大、频段高,这是深空探测任务的重要挑战。”中国电科网络通信(tōngxìn)研究院专家高延生告诉(gàosù)记者,为给天问二号探测器提供通信支撑,我国研制(yánzhì)的喀什4x35米深空天线组阵系统等(děng)深空探测设备,将参与发射、探测、取样和返回等阶段。

此次任务操作涵盖探测、取样、返回等环节,对地面(dìmiàn)通信(tōngxìn)系统要求更高。

中国(zhōngguó)电科10所(suǒ)专家卢欧欣补充道,佳木斯66米深空测控站作为主力测控站点,在其他陆海测控站的配合下,将发挥(fāhuī)超强“听诊器”“遥控器”等作用,让航天器完成(wánchéng)调整姿态、轨道修正、点火制动等动作。

在跨越亿万(yìwàn)公里的星际征途中,精准(jīngzhǔn)导航至关重要(zhìguānzhòngyào)。去年12月27日,我国在上海松江、西藏日喀则、吉林长白山三地同步举行日喀则和长白山40米射电望远镜落成(luòchéng)启用仪式,横跨西南、东北的两大深空探测“巨眼”正式启用。

这两台望远镜的加入,同位于(wèiyú)新疆乌鲁木齐和(hé)上海天马观测台站的望远镜一道“凝望”太空,加之上海数据处理中心,构成我国甚长基线干涉测量网(wǎng)参加天问二号任务。

在中国科学院上海天文(tiānwén)台射电天文科学与技术研究室主任郑为民(wèimín)看来,我国甚长基线干涉测量网将像一组精准感受风筝方位的“智能牵线”——即使风筝飞入云端看不见,也能通过多根“线”(望远镜)的协同感知,算出它(tā)的位置和轨迹,保障(bǎozhàng)小行星探测任务。

“这种跨越时空的守望,可大幅提高探测器关键(guānjiàn)段轨道(guǐdào)精度,描绘天问二号探测器的星际航线,以更少燃料飞向更远目标,让人类(rénlèi)探索宇宙的每一步都走得更稳、更远。”郑为民说。

“实施天问二号任务(rènwù),推动星际探测(tàncè)征程接续前进,迈出了深空探测的新一步(yībù)。”国家航天局局长单忠德说,任务实施周期长,风险难度大,后续还将经历10余个飞行阶段。期待天问二号按计划(ànjìhuà)完成各项探测任务,取得更多原创(yuánchuàng)科学成果,揭开更多宇宙奥秘,增进人类认知。

发射成功仅是序章(xùzhāng)。接下来,是一个十年之约。

中国青年报客户端西昌5月29日电(rìdiàn)

来源(láiyuán):中国青年报客户端

中国迈出小行星采样第一步,伸手去“摘”哪颗星

欢迎 发表评论:

评论列表

暂时没有评论

暂无评论,快抢沙发吧~