边飞边探边决策!天问二号如何破解小行星采样三大技术难题?
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2025-05-29 14:00:22
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天问二号将开启我国首次对地外小天体的“双目标探测”,这意味着我国深空探测又迈出了新的一步。“双目标探测”探什么?有多难?一起去了解一下。

天问二号任务两个目标——目标一:对小行星2016HO3进行探测、取样并返回地球;目标二:它将前往主带彗星311P,开展科学探测。它整个飞行过程复杂且精细,任务周期约10年,包含13个飞行阶段,风险难度大。

中国航天科技集团 张熇:我们的探测器主要是由两大部分组成,一个主探测器加一个返回舱。主探测器带着返回舱到小行星附近开展探测,然后采样返回。到地球附近,我们主探测器和返回舱分离,返回舱再入大气层,主探测器我们拉起机动之后,再经过约7年飞到主带彗星附近去做近距探测。

不仅任务过程相对复杂,对小行星2016HO3的取样任务也充满着不确定性。张熇介绍,目前,人们对2016HO3小行星的形状、自转方式以及表面星壤的软硬等特性都不了解,因此将会采取“边飞边探边决策”的实施策略。

探月与航天工程中心副主任、天问二号任务新闻发言人 韩思远:我们现在对2016HO3小行星的认知,还处于对现有观测数据的一些计算以及仿真推演,我们也是针对这些不确定性采取了一些应对的措施和方案,我们在实施策略上采取了“边飞边探边决策”的实施策略。

小行星探测的三大难点

天问二号任务是边干边规划,可以说充满了挑战。专家在采访中告诉记者,为了确保任务顺利完成,天问二号要克服许多困难。

专家介绍,天问二号任务的第一大难点就是飞向小行星的轨道设计。小行星和地球一样,都是围绕太阳转,就会产生位置和角度的差异,对飞行轨道设计要求极高。

中国航天科技集团 张熇:地球和2016HO3小行星都围着太阳转,它们俩不是同样的一个周期,并不是一直一起走的,所以它们俩相位会差得很远。理论上我们是找了一个能量最优的轨道。

在抵达小行星2016HO3后,如何采样?就成了天问二号要面临的第二大难点。

中国航天科技集团 张熇:为了能确保不管它是星壤(小行星样品)很多、很厚,还是很薄、很少的风化层,我们都能够获得一些样品,所以我们设计了不同采样方式,在探测器近距探测之后,再规划我们到底在哪采样,到底用哪一种方式。

第三大难点,就是在拿到样品后,天问二号要如何返回地球。与以往嫦娥五号、嫦娥六号等航天器采用的半弹道跳跃式再入方式不同,天问二号进入大气层不再“打水漂”,因此需要承受超过第二宇宙速度再入而带来的极大过载。

中国航天科技集团 张熇:我们现在要超第二宇宙速度,将近12公里(每秒)的再入速度。这个速度下,辐射热可能就比较多,要超音速开伞,伞的设计等等都跟以前有比较多的不一样。我们要精细算,然后才能把防热结构、气动外形设计等等。

智能化 长寿命 任务时间约10年

天问二号任务周期非常长,那么天问二号探测器要具备哪些特殊能力才能完成任务呢?

据介绍,天问二号探测器要先用两年半左右的时间,完成对小行星2016HO3的探测、取样并返回地球。再利用地球的引力弹弓效应飞向它的第二个探测任务目标——主彗星带311P,进行7年多的飞行和科学探测,这么长的任务周期,长寿命是天问二号必备的一项特殊能力。

中国航天科技集团 张熇:除了你的推进剂得够用,其他像电子设备、材料、工艺能不能耐受10年中的温度交变、辐照环境等等。我们在通信卫星、遥感卫星还是积累了很多经验,再结合我们任务,在设计验证上做了一些工作,寿命还是可以保证的。

张熇告诉记者,天问二号计划探测的2016HO3小行星,远离地球。我们知道,地月的距离是大约38万公里,而这颗小行星距离地球最近的时候,也有地月距离的42倍,这就需要探测器具备良好的对地通信能力。为此,科研人员对天问二号的通信能力进行了提升。此外,天问二号还要具备更强的智能化能力。

中国航天科技集团 张熇:因为它飞的时间长,咱们也不能每天都在地上盯着它,很多事情要靠自己来做,它自己判断、自己去决策。能够减轻地面人员的一些压力,也是未来深空(探测发展)的一个方向。

(总台央视记者 崔霞 李宁 陶嘉树 吴天白 李昌鹤)

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