5年前，“天問(wèn)一號(hào)”飛赴火星，“祝融”號(hào)火星車(chē)在紅色星球軋下了“中國(guó)印”。
5月29日，天問(wèn)二號(hào)任務(wù)拉開(kāi)我國(guó)行星探索的新一輪序幕，這次問(wèn)的是小行星2016HO3和主帶彗星311P。
一個(gè)是體積不大的小行星，一個(gè)是噴發(fā)塵埃的主帶彗星，天問(wèn)二號(hào)要花上10年的時(shí)間，在這兩顆宇宙“粟粒”中，發(fā)現(xiàn)人類未知的宇宙奧秘。
天問(wèn)二號(hào)探測(cè)器重約2.1噸，整個(gè)探測(cè)器翼展長(zhǎng)達(dá)15米，打個(gè)比方就是，它有著小轎車(chē)的重量、大公交車(chē)的長(zhǎng)度。
它還攜帶了多臺(tái)科學(xué)儀器，既能更好地幫助“天問(wèn)二號(hào)”找到目標(biāo)，又可以對(duì)目標(biāo)展開(kāi)豐富多樣的科學(xué)探測(cè)。
小行星探測(cè)任務(wù)周期長(zhǎng)、目標(biāo)遠(yuǎn)，雖然給航天科研人員帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)和壓力，但同時(shí)也為他們提供了一個(gè)得天獨(dú)厚的技術(shù)試驗(yàn)場(chǎng)。
空間推進(jìn)技術(shù)、空間能源技術(shù)、表面附著技術(shù)、微重力條件下采樣技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)都可以通過(guò)這次任務(wù)“一試身手”。
2016年4月，美國(guó)“泛星1號(hào)”小行星巡天望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一顆新的小行星，它與地球以相同的周期共同繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。
按照小行星臨時(shí)編號(hào)的命名規(guī)則，要以“年份＋字母＋數(shù)字”分別代表小行星的發(fā)現(xiàn)年份、時(shí)間段和順序，于是它有了2016HO3這個(gè)名字。
其中，“2016”“H”“O3”分別代表該小行星被發(fā)現(xiàn)的年份是2016年、時(shí)間段是4月下半月，以及它是該時(shí)段內(nèi)被發(fā)現(xiàn)的第89個(gè)天體。
從地球角度看，2016HO3似乎也在繞地球運(yùn)動(dòng)，因而它也可以說(shuō)是地球的準(zhǔn)衛(wèi)星。
獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)軌跡讓它還擁有另外一個(gè)名字——“Kamo' oalewa”，意為“振蕩天星”。
小行星的體積和質(zhì)量比行星和矮行星小，科學(xué)家認(rèn)為小行星保存著太陽(yáng)系形成、演化的原始信息，是研究太陽(yáng)系起源的“活化石”。
很多人不知道的是，早在2012年12月13日，我國(guó)嫦娥二號(hào)探測(cè)器在完成月球探測(cè)的主任務(wù)后，就曾開(kāi)啟小行星探測(cè)的支線任務(wù)——在距地球約700萬(wàn)公里遠(yuǎn)的深空，精確實(shí)現(xiàn)與圖塔蒂斯小行星的近距離飛越探測(cè)，成功獲取了圖塔蒂斯的高分辨率光學(xué)圖像。
相對(duì)而言，小行星2016HO3距離地球較近，有可能為我們研究地球起源提供重要參考信息。
天問(wèn)二號(hào)要飛行近一年才能接近小行星2016HO3，當(dāng)距其約2000公里的時(shí)候，將通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)多次變軌逐漸接近小行星，直至距其約20公里。
隨后，天問(wèn)二號(hào)探測(cè)器需要確定小行星的自轉(zhuǎn)軸、實(shí)際自轉(zhuǎn)周期和小行星的大小、形狀、結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)、反照率等信息，最終確定采樣點(diǎn)。
據(jù)介紹，2016HO3小行星重力極小，體積也不大，直徑大概在30米~100米之間，不過(guò)我們現(xiàn)在并不清楚它的更多具體情況，所以本次任務(wù)需要邊飛邊探邊決策。
小行星2016HO3的運(yùn)行軌道和地球距離相對(duì)較近，約1800萬(wàn)至4600萬(wàn)公里，航天器接近它所需的能量較小。
科學(xué)家最想知道的是這顆小行星的結(jié)構(gòu)，這決定了將用哪種方式進(jìn)行采樣。
天問(wèn)二號(hào)可根據(jù)小行星表面風(fēng)化層多少，選擇不同的采樣裝置進(jìn)行樣本采集。
當(dāng)小行星地貌具備附著條件時(shí)，天問(wèn)二號(hào)會(huì)視實(shí)際情況決定使用哪種采樣裝置進(jìn)行樣本獲取。
幾個(gè)影響采樣的關(guān)鍵因素包括：
－ 確定小行星的大小、形狀和自轉(zhuǎn)軸，是因?yàn)橐_定有沒(méi)有常年光照的區(qū)域，從而避開(kāi)極晝和極夜之地；
－ 確定實(shí)際自轉(zhuǎn)周期，是因?yàn)槟壳八男⌒行?8分鐘的自轉(zhuǎn)周期是在地球上測(cè)算的數(shù)據(jù)，更準(zhǔn)確的周期還要待天問(wèn)二號(hào)探測(cè)器飛過(guò)去進(jìn)行實(shí)地探測(cè)，這將幫助科研人員選取合適的采樣窗口；
－ 確定反照率，則是因?yàn)樾⌒行巧喜糠謪^(qū)域的反照率可能會(huì)影響探測(cè)器部分載荷的正常功能。
天問(wèn)二號(hào)計(jì)劃用2年半的時(shí)間執(zhí)行小行星采樣返回任務(wù)，隨后將飛向更遠(yuǎn)的主帶彗星311P進(jìn)行探測(cè)。
天問(wèn)二號(hào)在去程中需要控制好能源的使用，保證在探測(cè)和采樣時(shí)有足夠的動(dòng)力，而返程時(shí)只需要全速回來(lái)就行，仿佛歸心似箭。
在天問(wèn)二號(hào)返回地球前，攜帶樣本的返回艙將與主探測(cè)器分離，前者回地球、后者“驀然”轉(zhuǎn)身，飛向更加遙遠(yuǎn)的主帶彗星311P。
返回艙將進(jìn)入大氣層，在距地面一定高度時(shí)進(jìn)行氣動(dòng)減速，最終降落在設(shè)定好的著陸場(chǎng)，這對(duì)返回艙的防熱、自主導(dǎo)航、制動(dòng)等都提出了更高的要求。
“嫦娥”的返回器防熱材料經(jīng)過(guò)了實(shí)踐檢驗(yàn)，如果能被“天問(wèn)二號(hào)”直接“拿來(lái)”，看起來(lái)最簡(jiǎn)單、最有安全感。
但是，工程設(shè)計(jì)對(duì)天問(wèn)二號(hào)返回艙的大小、重量有著不一樣的標(biāo)準(zhǔn)，考慮到還有更大的再入速度，團(tuán)隊(duì)還是決定走出舒適區(qū)，尋找新型防熱材料，重走試驗(yàn)驗(yàn)證等嚴(yán)格的流程。
在和返回艙分離后，天問(wèn)二號(hào)的主探測(cè)器要飛往更加遙遠(yuǎn)的主帶彗星311P。
主帶彗星的軌道位于小行星主帶內(nèi)，其軌道偏心率和軌道傾角與主帶內(nèi)的小行星相似，但外形和成分又很像彗星，所以被命名為主帶彗星。
兼具小行星和彗星特點(diǎn)的主帶彗星自被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，其形成和演化原因備受關(guān)注。
天問(wèn)二號(hào)要去的主帶彗星311P位于火星與木星軌道之間的主小行星帶內(nèi)側(cè)，距離地球約1.5億至5億公里，噴發(fā)時(shí)會(huì)將上萬(wàn)噸塵埃送入宇宙。
天問(wèn)二號(hào)飛至主帶彗星311P需要更多的能源，為此主探測(cè)器采用了圓形柔性太陽(yáng)翼，在保證輕量化的同時(shí)也能獲取更多的太陽(yáng)能。
天問(wèn)二號(hào)探測(cè)器飛向小行星2016HO3，要經(jīng)受住近地區(qū)域太陽(yáng)高溫的“炙烤”，而飛向主帶彗星311P時(shí)，卻要開(kāi)始懷念此前的陽(yáng)光。
對(duì)此，天問(wèn)二號(hào)探測(cè)器應(yīng)用了特別的電源控制技術(shù)，即便它與太陽(yáng)越來(lái)越遠(yuǎn)，依舊可以有飛往深空的能力。
兩段任務(wù)，一近一遠(yuǎn)、一冷一熱。這種“兩重天”式的考驗(yàn)，在航天人的極致追求下，天問(wèn)二號(hào)探測(cè)器“一肩挑”，這也將有力促進(jìn)中國(guó)航天行星探測(cè)工程研制能力不斷迭代、不斷進(jìn)步。
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