2024年10月15日，中国科学院、国家航天局、中国载人航天工程办公室联合发布了我国首个国家空间科学规划《国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）》。在2028—2035年阶段目标中提出，要部署实施早期宇宙、极端天体新物理、太阳系边际探测等系列空间科学任务。其中，太阳系边际探测任务被正式确定为我国空间科学中长期发展规划内容之前，众多科学家已进行了诸多理论研究、科学探索和实践。
在浩瀚无垠的宇宙探索征途中，太阳系边际作为连接已知与未知的桥梁，一直是天文学与航天科学界梦寐以求的探险目的地。太阳系边际不仅蕴含着太阳系形成与演化的秘密，更可能揭示了宇宙普遍规律的线索。随着科技的不断进步与人类对未知世界的无尽渴望，太阳系边际探测任务逐渐成为科学研究的前沿阵地。
▲ 新地平线号航天器抵达柯伊伯带
太阳系边际探测的意义与挑战
太阳系边际探测任务致力于实现四大核心科学目标，包括无人区的深入探索、日球层全貌的观测、大行星及其伴随天体的掠影以及太阳系考古。其核心内涵是以太阳系内的大行星、卫星、小行星、半人马小行星、柯伊伯带天体以及彗星等天体和黄道云、柯伊伯带尘云、日球层结构以及邻近星际介质的特性，来揭示太阳系的起源和演化过程，为探索宇宙中其他星系提供有价值的参考。
太阳系边际探测任务因其特殊的科学目标和遥远的探测距离，面临着一系列复杂且关键的技术挑战，其中包括了轨道设计与优化、高速飞行和深空探测通信技术。
太阳系边际探测历史任务盘点
迄今为止，“先驱者号”、“旅行者号”、“新地平线号”等探测外太阳系天体的探测器已经达到太阳系逃逸速度，在完成其既定科学探索任务后已继续飞往更远的太阳系边际。
▲ 人类探测器在太阳系边界飞行位置示意图（ourplanet网站）
▲ 太阳系边际探测任务列表
▲ “旅行者1号”
▲ 暗淡蓝点（1990年2月14日由旅行者1号拍摄的地球照片）
太阳系边际探测技术应用
“先驱者号”、“旅行者号”和“新地平线号”等探测器执行太阳系边际探测任务，历经论证规划、设计与制造、发射准备、发射与在轨测试以及科学探测等多个阶段。这其中，离不开几个关键技术的保障，包括精确的轨道设计与优化技术，利用引力弹弓效应和轨道优化技术来规划探测器从地球出发到太阳系边际的路径；深空通信技术，包括无线电波通信、激光通信和量子通信等，以确保探测器与地面站之间的稳定数据传输。下面对轨道设计与优化、深空通信以及引力弹弓效应进行简要地分析。
迈向太阳系边际的辉煌未来与无限可能
近些年来，我国在深空探测方面取得了诸多成功，尤其是探月和探火领域，其中，“探月工程”和“中国火星探测计划”尤为夺目。2024年6月，“嫦娥六号”从月球背面带回了月壤样品，这是人类首次从月球背面带回月球样品；2020年，发射“天问一号”火星探测器，实现了火星环绕、着陆，祝融号火星车开展巡视探测，实现从地月系到行星际探测的跨越。我国预计于2025年，发射“天问二号”行星际探测器，开展小行星伴飞探测并取样返回；预计于2028年，发射“天问三号”行星际探测器，执行火星取样返回任务。未来25年间，中国空间探索计划将超越月球与火星，深入至木星、金星乃至太阳系边缘。
星图测控作为一家从事数字太空科技服务的商业航天企业，具备为空间探测任务设计、发射、运行、应用和评估提供专业计算分析的能力，为空间探测任务提供验证与优化。能够在太阳系边际探测任务中，提供轨道初步设计与优化服务，确保探测器能够以最优的路径和速度飞向目标天体；提供发射窗口模拟服务，评估不同窗口下探测器的飞行轨迹，提供最佳发射时间；提供轨道维持与调整服务，通过仿真技术，模拟探测器在不同轨道方案下的飞行轨迹，确保探测器能够按照预定的轨道飞行。
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