探测太阳系边缘，任重而道远

□ 毛新愿

在今年的全国两会上，全国政协委员、中国探月工程总设计师吴伟仁向媒体介绍了中国航天的宏伟发展蓝图。“天问一号”成功探测火星后，我国将继续进行小行星采样返回、火星采样返回、木星探测等规划，以及更遥远的太阳系边缘探测任务。吴伟仁表示：“我们希望在2049 年完成100 个天文单位，到达距离地球150 亿千米的地方”。

一个天文单位是地球到太阳的平均距离，约1.5亿千米，对人类而言是个天文数字。以月球为例，它距离地球约0.0025 个天文单位，光速耗时1.3 秒，而吴伟仁介绍的规划，直接将我们的视线拉向了太阳系边缘，那里是无比空旷的柯伊伯带，藏着太阳系最深层的秘密，对这里的探测可以更好地了解太阳系起源。

人类飞出太阳系并不容易。航天器需要在挣脱地球引力束缚后，继续逃离太阳引力的影响。太阳的质量是地球质量的33 万倍以上，即便它的引力达到地球轨道附近时已经变得较弱，但依然是航天器彻底逃离的最大障碍。中国现役最强运载火箭是起飞推力为870 吨的“长征五号”，它能使约5 吨重的“天问一号”抵达火星，但若要让探测器逃离太阳引力束缚，就需要研制更大推力的运载火箭。

航天器就像飞出地球的风筝，我们需要用一条线控制它的飞行，这就是航天遥测通信技术。相比运行在地球近地轨道上的航天器，深空探测航天器的距离更远，这就意味着通信信号衰减更多，从而对深空通信技术提出了更高要求。以我国为“天问一号”在天津新建造的深空通信天线为例。它的直径达到70米，面积超过20 个篮球场，质量超过2700 吨，如果未来我们要让航天器飞出太阳系，就需要更强软硬件结合的深空通信网络作为支撑。

与此同时，航天器飞出太阳系的任务时长动辄跨度数十年，要求能量系统能长期稳定工作。以目前人类的科学技术水平而言，使用超长待机的放射性同位素电机（俗称“核电池”）几乎是唯一的选择。例如，使用钚-238 作为原料的核电池的半衰期长达88 年，足以满足航天器在深空中长时间飞行。

飞出太阳系，航天器需要质量尽量轻、功能尽量多，这样才能实现重型火箭“大马送快车”的效果，让一个昂贵的探测器发挥出最大价值，因此，需要为航天器配套研制多种科学仪器，甚至是颠覆性的新技术。

历史上，摄像管技术、电荷耦合元件成像技术甚至Wi-Fi 技术等，都和人类航天和天文探测的发展息息相关。为让航天器更快飞出太阳系，科研人员还采取了行星引力助推加速等颠覆性想法，这也是未来中国航天器的首要选项之一。

截至目前，人类仅有美国的“先驱者10 号”“先驱者11 号”“旅行者1 号”“旅行者2 号”和“新视野号”处在离开太阳系的旅途中。

飞出太阳系的航天探测，不仅是中国航天宏大无比的梦想，还是对航天科技水平有重大提升的绝佳机会，因此，我国需要重型运载火箭、深空通信网络、新一代智能航天器、航天器核能、深空制导导航与控制等一系列技术，这些也必将成为航天技术的更高整体发展平台，甚至促进其他相关制造业和信息产业的发展。

探索浩瀚宇宙是全人类的共同梦想。一方面，我们感慨中国人用“星辰大海”描述梦想时的维度之大；另一方面，也告诉中国航天人，飞出太阳系是我们必然要为之努力的长远目标，只有这样才能让梦想最终照进现实。