天问二号要来了!先小行星采样,再登上彗星,比美日任务更“高级”

时事   2024-09-28 15:31   河北  

2025年,中国航天将再度成为全球关注的焦点——天问二号任务即将发射,目标直指近地小行星卡莫奥阿莱瓦(Kamo'oalewa)。

此次任务不仅将进行采样,更将在任务结束后转向主带彗星311P/PANSTARRS,进一步揭示太阳系的秘密。

近些年,中国航天的快速发展已经不仅仅是技术层面的突破,更展示了在深空探测方面的强大实力。

从天问一号成功探火,到空间站全面建成,再到嫦娥六号从月球背面采样返回,中国在空间探测领域不断刷新新的航天奇迹。

而这一次,天问二号又将带来新的“爆点”!

这颗卡莫奥阿莱瓦小行星,被认为是地球最亲密的“邻居”之一,甚至有科学家猜测它可能是月球的一部分。

卡莫奥阿莱瓦的轨道复杂,直径仅为40-100米,极小的体积和不规则的运动使得探测器的导航、接近与采样难度极高。

为此,中国的天问二号提出了更为复杂的任务规划——不仅对小行星进行表面分析,还将运用触地复飞与锚固技术实现采样。

触地复飞技术已经在美国宇航局的OSIRIS-REx和日本的隼鸟二号任务中得到成功验证,该技术要求探测器通过精密的飞行轨迹规划,实现与目标小行星表面的瞬时接触。

此过程中,探测器执行诸如样本采集、原位科学实验等关键任务。随后,借助推进系统与姿态控制,探测器迅速从接触状态转变为飞行状态,实现“复飞”。

技术实现层面,触地复飞要求极高的自主导航精度、实时动力学参数估计、以及快速响应的推进与姿态控制系统,实施难度也是非常高的。

而另一项技术——锚固技术,至今仍然是未曾在实际航天任务中应用过的全新尝试。

小行星探测中的锚固技术,通过锚系统实现,该系统包括锚固、推进、缠绕等多个单元,能够在探测器着陆后,利用侵彻单元打入小行星表面形成稳定锚固点,并通过线绳卷绕将探测器固定。

由于小行星表面引力微弱,锚系统需具备良好的微重力环境适应性,同时还需具备动态调整能力,以应对不平整地形和姿态变化。

通过综合运用这些技术手段,锚固技术能够确保探测器在小行星表面的稳定性和探测效率,为小行星探测任务的成功提供重要保障。

这两项技术如果中国在这次小行星探测采样中成功应用,将为未来的小行星采样任务提供更多可能性,也进一步强化中国在深空探测中的技术储备。

2016年发射的美国“OSIRIS-REx”任务于2023年成功返回了贝努小行星样本,而日本的“隼鸟二号”则已经成功地从小行星龙宫带回样本。

与此前美国NASA和日本JAXA的小行星探测采样任务不同,中国天问二号任务的另一个“爆点”无疑是其双重目标:近地小行星采样与彗星探测!而不是专注于单一小行星采样任务。

虽然在时间线上,中国天问二号略晚于这些任务,但天问二号的独特性在于其任务设计的多层次性——不仅要采样,还要通过引力弹弓技术前往一颗311P彗星,通过利用地球的引力进行加速,航天器能够节省大量燃料,并实现长距离的行星际航行。

这种双重任务的设计,使得天问二号在技术难度与科学成果预期上更具吸引力,也增加了技术的复杂性。

天问二号的科学设备配置也极具亮点,该探测器携带了10个科学有效载荷,包括可见光和红外光谱仪、热辐射光谱仪、多光谱相机、雷达和磁场探测器。

这些设备的配置针对任务目标量身定制,能够在不同波段和角度下对天体进行全方位的探测与分析。

更为关键的是,天问二号将采用创新的能源供给方式——圆形、扇形太阳能电池阵列。

这种设计借鉴了NASA任务的成功经验,能够在远离太阳的深空环境中提供稳定的电力供应,从而保障任务的长期运行。

从发射到样本返回,天问二号的任务周期预计将持续数十年,期间还需要进行多次复杂的机动与调整。

由于中国航天局此前在嫦娥、天问系列任务中积累的丰富经验,所以才为天问二号能够顺利完成任务的重要保障。

天问二号的成功与否,将直接影响未来中国的其他深空任务,例如即将到来的天问三号火星采样返回任务,以及天问四号的木星和天王星探测任务。

而天问二号所展示出的技术优势,标志着中国航天在深空探测领域已经开始与美日等传统航天强国直接竞争。

在国际航天探索领域,资源和信息的掌控权决定着未来的话语权。小行星上蕴含的稀有金属、矿产资源,未来或将成为人类在外太空长期生存和发展的关键。

通过对小行星和彗星的采样与探测,中国不仅可以获取太阳系演化的关键信息,还能在未来的资源竞争中占据先机,提前掌握这些资源分布的第一手数据,为后续的商业开发奠定基础。

在过去的几年里,美国和日本凭借其先进的技术积累,成为小行星探测领域的佼佼者。

而中国则通过自己的快速发展,逐渐缩小了与这些国家的差距,甚至在某些方面实现了超越。

未来的天问三号、天问四号等任务,将进一步推动中国航天迈向新的高度。2028年天问三号的火星采样返回任务,若能成功,将成为继天问一号之后的又一里程碑。

在探测木星和天王星的任务中,天问四号的设计同样独具匠心。通过太阳能和放射性同位素驱动的双航天器组合,中国航天将向人类已知的最远深空进发。

随着长征九号超重型运载火箭的研发与应用,将助力中国在更深远的空间中留下自己的足迹,继续推动太阳系内的行星和卫星探索。

这一切都值得期待!

海内人物
用平凡的笔触解读航天科技故事,每一个人物,每一个正能量都值得点赞!
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