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天问二号5月发射,去小行星采样竟要1年!为何不直接去火星?难度大

2025年,注定是中国航天的一个关键节点,多个具有突破性的任务在这一年陆续展开,标志着中国航天事业的再次飞跃。

从卫星发射到月球探测,乃至深空探测领域的进展,都在悄然改变着全球航天的格局!而其中,天问二号小行星采样任务,作为今年的重头戏之一,受到了广泛关注。

这次任务不仅将考验中国航天的技术实力,更将为未来深空任务的实施奠定重要基础。

天问二号小行星采样任务的目标是对一颗名为“2016 HO3”的小行星进行采样。

这颗被天文学家称为“地球的准卫星”的小行星,自2016年被发现以来,一直以近乎同步的节奏绕着地球“打转”,轨道稳定,便于接近,同时极具研究价值。

由于它的公转周期为365.77天,几乎与地球的365.25天相重合,造成一种“它像是围绕地球运动”的视觉假象,因此被冠以“准卫星”的名号。

这种独特轨道构型,使得它在多年里始终处于相对地球较近的范围内,成为进行首次取样验证的理想之选。

我国科学家们希望通过研究这颗小行星,探寻它的物质组成,获得有关太阳系演化、地球与其他天体关系的关键数据。

很多人可能会产生疑问,既然中国已经成功完成了天问一号火星探测任务,为什么不直接开展更具挑战性的火星采样任务,而是选择了先进行小行星采样?

事实上,天问二号的任务并不是“跑题”了,选择小行星而非直接上火星,答案极为清晰:火星采样任务是一项远比着陆复杂百倍的系统性工程。

涉及多次轨道交会、多器协作、地外环境自主取样、密封、回传、再入地球等高难度动作,任何一环失败,整个任务都可能功亏一篑。

而天问二号正是为这些难点逐个“踩雷排障”的技术验证平台,既是“实战演练”,更是“全流程彩排”。

既能验证在极端太空环境下进行采样的技术能力,也能为未来的火星采样任务做好充分的技术准备。

从任务规划来看,天问二号预计将在2025年5月择机发射,由我国目前在高轨领域的主力火箭——长征三号乙承担。

这型三级液体捆绑运载火箭,长期担纲北斗导航、高轨通信等大型卫星的发射,具备稳定、成熟、高推重比的优势,尤其适合执行深空探测类的高能任务。

天问二号携带小行星采样装置及后续探测模块,将由其送入太阳轨道,奔向目标天体2016 HO3。

不过,让人感到意外的是,即便天问二号发射顺利,它也不会立刻展开采样作业。根据国家航天局公布的信息,天问二号将在接近小行星后,进行长达一年的“伴飞观测”。

这并非任务拖延,而是因为2016 HO3的物理参数目前仍有诸多不确定性,包括大小、形状、自转速度、表面结构是否稳定,是否存在碎块堆积、静电环境干扰等。

这些都将直接影响采样装置能否顺利附着、定位、抓取,如果贸然执行采样,无异于“闭眼上阵”,风险极高。

长时间的绕飞观测可以帮助科学家完成三维建模、地质探测、表面成分分析等一系列前期准备,为后续取样提供决策依据。

不同于嫦娥五号那样的月壤采样,天问二号将在极微重力、小天体环境下用机械臂附着来实现取样。

采用的是一种名为“多臂协作式小天体附着采样系统”的全新技术方案。

该系统拥有自主判断地形、微型推进器悬停、机械臂固定、振动取样等能力,目标是采集100克以上的有效样品。

由于2016 HO3表面可能为碎石堆积结构,稳定附着变得尤为困难,对导航、控制、动力系统提出极高要求,这也是我国在这类“细腻采样”任务上的首次尝试。

事实上,在小行星探测领域,我国也并不算领先,大洋彼岸的美国,在该领域具有先发优势。

NASA的“隼鸟二号”任务早在2020年就实现了对小行星“贝努”的取样,并成功返回地球,为全球首个实现小行星样品采集返回的国家。

但中国虽起步稍晚,依托高强度计划推进和一贯的工程执行能力,正迅速缩小差距。

天问二号若成功,中国就会具备从探测、交会、附着、取样、返回的完整闭环能力,构建起未来火星乃至更远深空任务的技术基础。

当然,天问二号还不仅仅只是为了采样返回!从飞行规划来看,这只是“半程”任务量。

采样完成后,它将继续飞向另一颗编号为311P/PanSTARRS的小行星进行远程探测任务。

值得一提的是,311P是一颗被怀疑仍保有冰成分的特殊小天体,对理解太阳系形成早期的水和有机物分布具有重要价值。

这一“延伸任务”也将继续拓宽中国航天地外探测的深度,积累更多的行星探测技术实力。

纵观整个任务,天问二号本质上是在用一项高难度、小体量的任务,去验证未来火星采样返回的全流程技术。

从深空通信、远距导航、多任务调度到高精度取样,再到回地球的再入控制,每一个步骤都可以被复用并优化应用在天问三号火星探测任务上。

火星采样所面临的环境更为复杂,动力成本更高、返回路径更远,倘若天问二号能够平稳执行,天问三号将少走很多弯路。

等天问二号带着100多克行星土壤返回地球后,我国就会全力备战天问三号任务,力争成为“第一个实现火星采样的国家”!

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