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我国小天体探测进入工程研制阶段

2021-05-17刘岩王磊

太空探索 2021年5期
关键词:国家航天局彗星小行星

文/刘岩 摄/王磊

我国小天体探测如何进行?目前到了哪一步?难度是什么?意义如何?4月24日,人民科学家、中国科学院院士叶培建在参加中国航天日主场活动时,对上述问题进行了解答。我国行星探测重大工程包括小天体探测、火星采样返回和木星系探测,同时太阳系边际探测等任务已在论证中,其中,小天体探测任务是行星探测工程的标志性项目,也是我国航天强国建设征程的标志性任务。

小天体探测方案的目标明确

叶培建介绍,我国小天体探测已经进入工程研制阶段。我国小天体探测器方案的探测目标,是1颗地球共轨天体2016HO3及小行星带中的主带彗星311P。

围绕2016HO3和311P,我国将测定它们的轨道参数、自转参数、形状大小和热辐射等参数,研究轨道起源与动力学演化。同时探测形貌、表面物质组份、内部结构,获取小行星样品背景信息,及对返回样品开展研究,并探测311P的空间环境,及可能的水和有机物等信息,获取太阳系早期演化信息。

叶培建介绍,我国小天体探测目标包括突破弱引力天体表面采样、高精度和高自主相对自主导航与控制、小推力转移轨道、轻小型超高速再入返回等关键技术,推动深空探测整体能力提升;实现近地小行星近距探测、采样返回和主带彗星近距探测,为小行星起源及演化等研究提供数据和真实样品。

我国小天体探测器的系统组成包括主探测器和返回舱。其中,主探测器将完成近地小行星转移、绕飞详查、采样转样、返回地球、主带彗星转移及科学探测全周期的飞行任务;返回舱将采用弹道式再入方式,选用“球锥大底+单锥后体”气动外形,通过“气动外形+降落伞”完成减速并着陆于地球。

▲ 行星探测重大工程实施路线图

任务难度大挑战多

2019年4月,国家航天局发布的《小行星探测任务有效载荷和搭载项目机遇公告》确定,中国小行星探测任务要通过一次发射,实现1颗近地小行星取样返回和1颗主带彗星绕飞探测,达到探测领域和核心技术的全面性突破。

小行星探测难度非常大。叶培建从4个方面进行了分析:一是目标特性不确定性大,附着与采样机构需适应性强;二是小行星交会、下降、附着、取样过程,需要高精度全自主导航控制;三是超高速再入返回,需研制新气动外形和防热材料;四是要模拟小天体表面特性,确保地面验证充分。

叶培建透露,我国进行的第一次小行星探测会选择降落采样。掌握了降落技术,就意味着将来如果有小行星撞击地球,我国可以直接接近并干预。

叶培建坦言,小行星探测还需要解决航天器长远飞行的动力问题、通信问题以及长达10年以上的地面管理问题。

▲ 任务飞行过程

小天体探测造福全人类

“实施小天体探测,对全人类都具有重大意义。”叶培建说,宇宙中的小行星非常多,对小行星进行探测,可以更好地了解宇宙的演化、太阳系的形成和生命的形成,从而得到更多科学结论。

同时,小天体具有丰富的资源。“有的小行星可能是某种矿物类,有的小行星是水,人类或许能从小行星上获得地球缺乏的资源。”叶培建表示。

据了解,地球在演化过程中,曾多次被小行星撞击,每次都带来灾难。在叶培建看来,小行星探测技术成熟后,我国就有能力在小行星飞临地球时,对其加以控制。

▲ 人民科学家、中国科学院院士叶培建作开篇报告,论道我国小天体探测任务

国家航天局对小行星探测任务始终抱着开放态度。国家航天局此前表示,在科学载荷方面,鼓励中外科研机构联合提出载荷技术方案,联合开展研制;鼓励工程师和科学家组成团队联合应征,并明确提出利用该载荷数据开展研究的具体项目;欢迎国外科研机构参加载荷方案征集,将按照“免费搭载,数据共享,经费自担”的原则搭载国外载荷。

在搭载项目方面,中国小行星探测任务预留200公斤运载能力用于向社会开放搭载,按照“自筹经费,免费搭载,数据共享”的原则,面向高等院校、民营企业、中外科研机构公开征集搭载项目方案。

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