执行小行星探测取样和彗星探测双重任务
天问二号 出发追星
5月29日凌晨,西昌卫星发射中心,长征三号乙运载火箭托举行星探测工程天问二号探测器直冲霄汉。
问天求索,我国首次小行星探测与采样返回之旅正式启程!
“实施天问二号任务,推动星际探测征程接续前进,迈出了深空探测的新一步。”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。在完成小行星采样任务后,天问二号返回舱预计于2027年底着陆地球并完成回收;此后,主探测器将按计划继续飞行,前往主带彗星311P开展后续探测。
实现“零窗口”发射
“零窗口”,意味着火箭实际发射时间和预定最优点火时间,即发射窗口上沿时间的偏差不超过1秒。据西昌卫星发射中心李亮介绍,这次发射有4分钟的“窄窗口”,瞄准“零窗口”发射,既能保证天问二号精准进入预定轨道,又能为后续任务节省燃料动力。
为了抓住“稍纵即逝”的窗口期,提升火箭发射的安全性和可靠性,西昌卫星发射中心西昌发射场科学统筹各系统力量,确保器箭测试、气象研判、燃料加注等环节零失误、零缺陷、零遗漏。
“整个火箭测发流程已经过了多次优化,为‘零窗口’发射上了多道保险。”李亮举例,低温加注系统通过静态和动态测试仔细检验每台设备的性能,缩短了液氢液氧并行加注所需时长,实现了低温连接器发射前安全顺利脱落,并针对发射前可能出现的各种失效情形都制定了完善的应急预案。
为何追这两颗星
茫茫星海,为何选择“追”这两颗星?国家航天局探月与航天工程中心副主任韩思远介绍,小行星2016HO3是人类目前发现的地球准卫星之一。其保留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”,具有极高科研价值。
主带彗星311P是运行于火星与木星轨道之间小行星带中的小天体,同时具有传统彗星的物质构成特征和小行星的轨道特征。对该主带彗星进行探测,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。
“追星”之旅,“第一棒”至关重要。本次任务是长征三号乙运载火箭首次执行地球逃逸轨道发射,对火箭的入轨精度要求更高。“如果将火箭入轨比作投篮,这次的难度就像从上海投球到位于北京的篮筐中,篮球不仅要准确入筐,还要以特定的角度和速度。”中国航天科技集团专家魏远明说。
配备精良装备,才能精准“问天”。中国航天科技集团专家陈春亮介绍,天问二号探测器上配置了中视场彩色相机、多光谱相机等11台科学设备,助力探测器在飞行过程中对小行星和主带彗星进行探测,获取科学数据。
由于小天体引力非常弱小,坚硬表面易造成探测器反弹,而松散表面又难以阻止探测器下陷,探测器的控制必须精准。据介绍,探测器将采用“边飞边探边决策”的策略,从距离目标天体约2000千米开始,基本自主开展目标天体精准捕获、逐步接近、科学探测和样品采集。
深空测控网全程护航
在天问二号探测器精准进入地球至小行星2016HO3转移轨道后,中国深空测控网顺利实施了首个圈次测控工作。
天问二号由长征三号乙遥一一〇运载火箭发射,约18分钟后进入小行星转移轨道。多个深空测控站相继捕获目标,在各自测控弧段内向天问二号上注了飞行状态设置指令,并成功实施干涉测量。目前,天问二号工况正常。
天问二号设计任务周期为10年左右,其间,我国深空测控网将持续接收、记录探测器遥测及数传数据,实施测轨和上行遥控及干涉测量等工作,全程为天问二号护航。
深空测控网是支持深空探测任务实施的核心系统。布局在我国东西边陲的佳木斯深空站、喀什深空站等,组成了一张对深空航天器测控覆盖率达90%以上、兼具S/X/Ka多频段测控能力的深空测控网。其中,佳木斯深空站装备有全亚洲口径最大、接收灵敏度最高的深空测控天线,喀什深空站设有我国首个深空天线组阵系统。
航天专家高度评价
俄罗斯航天历史学家、齐奥尔科夫斯基航天研究院院士亚历山大·热列兹尼亚科夫说,小行星2016HO3是地球的准卫星,它与地球之间处于轨道共振状态,导致它在漫长时间内与地球保持较近的距离,这些特点使它“的确很有趣”。与该小行星类似的天体还没有被探测研究过,因此天问二号探测器将拓展人类研究太阳系天体的能力。
澳大利亚麦考瑞大学天体物理学教授、国际空间科学研究所北京分部执行主任理查德·德·格里斯说,主带彗星311P是运行于火星与木星轨道之间小行星带中的小天体,它有多尾结构和周期性尘埃喷发等异常活动。近距离观测它,将有助于理解太阳辐射如何影响其物理性质。
英国伦敦大学学院空间和气候物理系教授安德鲁·科茨评价,“天问”系列任务是“一系列勇敢大胆的太空探索项目”,涵盖了前沿行星科学的多个方面,探索结果将补充现有的科学知识。
“天问二号的发射是我们持续探索太阳系进程中的一个激动人心的重要时刻。每一次成功地从太阳系天体带回样本,都会为我们揭示它们的形成和演化过程提供宝贵的科学线索。”澳大利亚斯威本科技大学天体物理学家萨拉·韦布说。
“天问二号任务非常具有挑战性。”莉比·杰克逊说,“如果中国取得成功,世界各地的科学家都会着迷,并对他们是如何做到的感兴趣。”
“国际合作将使全球科研受益。”德·格里斯作为国际空间科学研究所北京分部负责人,正积极推动国际科学界在行星探测领域的交流合作,以期共同拓展太阳系科学研究的深度与广度。他对相关领域的中澳合作充满期待。
克罗地亚太空研究专家达尔科·亨斯基表示,天问二号成功发射证明了中国在深空探索领域的尖端技术和领先优势,欧洲应加强与中国在这方面的合作。
(本报综合新华社消息)