各位朋友,
你们埋过时间胶囊吗?
这个约定的期限,
有时是十年、二十年,
有时甚至更久……
还记得你的那个应该何时启封吗?
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5月29日1时31分,
长征三号乙Y110运载火箭
在西昌卫星发射中心起飞,
把“天问二号”探测器带向深空,
火箭与探测器均由中国航天科技集团研制。
这是一个发射到太空的
“时间胶囊”——
有别于现今
载人飞船半年左右的“出差期”,
“天问二号”完成任务
将是十年后。
为何订下漫长约定?
2016年4月,
美国“泛星1号”小行星巡天望远镜
发现了一颗新的小行星,
它与地球以相同的周期
共同绕太阳公转,
这颗被命名为“2016HO3”的小行星,
是“天问二号”的第一站。
2016HO3的运行轨道距地球
约1800万至4600万公里,
“天问二号”计划用两年半的时间
执行小行星采样返回任务。
去程中,
要飞行近一年才能接近2016HO3,
当距其约2000公里的时候,
将通过发动机多次变轨逐渐接近小行星,
直至距其约20公里。
对2016HO3进行
伴飞、取样并带样品返回。
小行星的体积和质量
比行星和矮行星小,
科学家认为小行星保存着
太阳系形成、演化的原始信息,
藏着研究太阳系起源的奥秘。
2016HO3距离地球较近,
更是有可能
为我们研究地球起源
提供重要参考。
在火星和木星之间,
有一圈飘浮着数百万颗小行星的“碎石场”
——小行星带,
这里汇聚着太阳系超过90%的小行星,
所以也被称为主带。
这些太阳系形成初期产生的“建筑废料”,
不符合形成行星的条件,
却默默保存着46亿年前的原始物质。
“天问二号”主探测器的第二站就是
其中的主带彗星311P。
311P位于火星与木星轨道之间的
主小行星带内侧,
它与地球的距离数字
看起来要震撼得多——
约1.5亿至5亿公里。
“天问二号”将对它“前排围观”,
进行伴飞探测。
“天问二号”示意动画
小行星探测任务周期长、目标远,
但同时也是航天科研人员
得天独厚的技术试验场——
空间推进技术、
空间能源技术、
表面附着技术、
微重力条件下采样技术等
关键技术,
都可以通过这次任务“一试身手”。
十年,定数几何,变数几何?
天问二号探测器重约2.1吨,
整个探测器翼展长达15米——
重量近似小轿车、
长度近似大公交车。
这个体积在太空之中实在可以“忽略不计”,
但它“袖珍”的“身体”内
携带了多台重要科学仪器。
既能帮助“天问二号”找到目标,
又可以对目标展开丰富多样的科学探测。
2016HO3重力极小,
体积也不大,
直径大概在30米~100米之间,
其实际结构
是坚硬的“独石”还是松散的碎石堆
都还无从得知,
采样难度类似要找准机会“贴”到一个
高速旋转的陀螺上并开始“挖土”,
因此采样方式也要有很多“备份”,
整体需要边飞边探边决策。
研制团队需要提前预设各种可能存在的风险,
在设计上赋予探测器应对能力。
接近2016HO3后,
“天问二号”探测器需要
确定小行星的大小、形状和自转轴,
从而避开极昼和极夜之地;
确定实际自转周期,
因为目前所知的
小行星28分钟的自转周期
只是在地球上测算的数据,
合适的采样窗口还需具体分析;
确定反照率,
因为小行星上部分区域的反照率
可能会影响探测器部分载荷的正常功能。
“未知”太多太多,
这也是“天问”奥义的一部分。
飞向2016HO3,
要经受住近地区域太阳高温的“炙烤”,
而飞向311P,
则是进入深寒,
需要更多能源。
“天问二号”探测器采用了圆形柔性太阳翼,
在保证轻量化的同时
也能获取更多的太阳能。
即便它离太阳越来越远,
依旧可以继续飞往无垠深空。
一场充满希望的等待
“天问二号”探测器返回地球前,
会先“派”返回舱
回地球“探亲”,
带第一站的样本归来,
同时,
主探测器将独自飞向311P。
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返回舱将进入大气层,
在距地面一定高度时进行气动减速,
最终降落在设定好的着陆场,
这对返回舱的
防热、自主导航、制动等
都提出了更高的要求。
“嫦娥”的返回器防热材料
经过了实践检验,
如果能被“天问二号”直接使用,
看起来是一条捷径。
但是,
工程设计对“天问二号”返回舱的
大小、重量有着不一样的标准,
考虑到还有更大的再入速度,
团队还是决定走出舒适区,
寻找新型防热材料,
重走试验验证等严格的流程。
十年后,
这些由“天问二号”探测到的
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
物理参数,
不仅能助力轨道动力学研究,
还能帮助科研人员开启
小行星和主带彗星的
形貌、物质组分、
内部结构以及可能的喷发物等研究,
更能进一步为小行星和太阳系
早期形成与演化的奥秘揭示
提供可能。
“天问”是我国行星探测任务的代号。
屈原留下的这个宏大表述,
映照出两千多年后探索穹宇的纵横之姿。
5年前“天问一号”飞赴火星,
“祝融”号火星车
在那颗红色星球轧下“中国印”;
在“天问二号”后,
“天问三号”将执行火星采样返回任务,
计划2030年前后发射,
实现火星采样
和携带火星样品返回地球;
“天问四号”将执行木星系探测任务,
计划2030年前后发射。
岁星继荧惑,“天问”未有息。
启封这个“时间胶囊”需要等待十年,
但等待不是漫长、孤独的,
中国航天人将以无穷的探索精神,
带领我们
在极微中见至大,
在须臾中见永恒。
责任编辑丨程镜睿
校对|陈婷
执行主编丨刘海草 张灏然
内容来源丨航天科技 央视网 《瞭望》新闻周刊