浩瀚宇宙，人類從未停止探索的腳步。當“天問一號”在火星烏托邦平原烙下中國紅，當“祝融號”車轍揭開35億年前火星水活動的奧秘，中國航天人已悄然將目光投向更遙遠的深空——5月29日，行星探測器天問二號即將從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心啟程。
地球“小尾巴”VS小行星帶“冰火怪”
天問二號能否揭曉46億年前的宇宙日記？
從國家航天局了解到，經(jīng)工程任務指揮部綜合研判決策，行星探測工程天問二號任務計劃5月29日實施發(fā)射。此次任務周期長達九年半，這也將是中國航天史上任務周期最長的一次。
天問二號探測器的主要任務目標是造訪兩顆特殊的小天體，一顆是編號為2016 HO3的近地小行星，另一顆是主帶彗星311P。
在地球身邊晃悠的“小”行星
2016 HO3是一顆近地小行星，于2016年被美國夏威夷的泛星計劃巡天望遠鏡首次捕捉到其蹤跡。它是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆地球準衛(wèi)星，穩(wěn)定運行于地球軌道附近，其公轉周期與地球公轉周期接近，但它并不是地球的天然衛(wèi)星，也不屬于典型的近地小行星，而是一顆軌道參數(shù)與地球幾乎相同的繞太陽公轉的小行星。
2016 HO3這顆小行星極具探索價值，它極有可能保留著太陽系誕生之初的原始信息，堪稱研究太陽系早期物質組成、形成過程和演化歷史的 “活化石”，科研價值極高。
從基本特征來看，它確實名副其實地 “小”，科學家預測其直徑僅有50米左右。它被命名為 “振蕩天星”，正是因為它始終在 “不安分” 地振蕩運行。由于在太空中所處的特殊位置，它還被視作地球的一顆 “準衛(wèi)星”。
在物質組成方面，這顆小行星表面物質與月球十分接近，甚至有推測認為其可能來自月球，這進一步凸顯了它的科研價值。
此次天問二號探測器將用兩年半左右的時間，完成對小行星2016 HO3的伴飛、取樣，并返回地球。從探測難度來講，2016 HO3與地球距離較近，這使得地面測控要求相對較低，航天器接近它所需的能量也較小，因此對它進行探測是一項 “性價比” 很高的任務。
小行星帶中的“冰火奇彗”
另一顆目標天體是主帶彗星311P。2013年，美國Pan-STARRS望遠鏡在火星與木星軌道之間的主小行星帶內發(fā)現(xiàn)了一顆身后拖著多條塵埃尾、外觀和彗星十分相似的小天體，這在干燥的小行星帶中極為罕見。后經(jīng)進一步細致觀測，證實它不僅擁有小行星的穩(wěn)定軌道，還持續(xù)釋放塵埃，最終被歸類為主帶彗星，并命名為311P，成為人類確認的第七顆主帶彗星，也是迄今為止形態(tài)最奇特的一顆。
▲2013年7月10日拍攝的主帶彗星311P的活動圖像，共有六條彗尾（圖源：Jewitt et al. 2018）
傳統(tǒng)理論認為，彗星一般來自于太陽系邊緣的柯伊伯帶或奧爾特星云，儲存著大量的冰。當它們靠近太陽時，內部冰物質受熱蒸發(fā)，可以形成壯麗的彗尾。但311P卻定居在小行星帶，這里過于靠近太陽，陽光輻射強，過于干燥炎熱，被普遍認為難以保留水冰等揮發(fā)性物質。
對主帶彗星311P進行探測，有助于了解小天體的物質組成、結構以及演化機制，填補太陽系小天體研究領域的空白。另外，311P可能是少有的雙小行星系統(tǒng)，這將為“天問二號”的探測任務提供額外的研究價值及技術挑戰(zhàn)。
311P的出現(xiàn)，打破了天文學家的固有認知，給人類拋出了數(shù)個未解之謎：塵埃中是否含有水分子？它的噴發(fā)能量從何而來？這類富含水冰的天體是否普遍存在？如果小行星帶中真的存在水冰，地球海洋的起源是否需要重新審視？這些疑問讓311P成為了行星科學界的焦點。
天問二號探測器將開啟對主帶彗星311P的伴飛探測之旅，而311P這顆主帶彗星堪稱小行星帶里的一位 “神奇彗星”。每一次數(shù)據(jù)回傳，都可能成為重構人類對太陽系演化認知的關鍵力量 。
▲天問二號轉入發(fā)射區(qū)（圖源：我們的太空）
從屈原到火星天問如何捕捉火星“皺紋”？
上文提到的“天問二號”，很多人在了解之前可能會誤以為這是繼“天問一號”之后的第二次火星探測任務，但實際上，“天問”是中國行星探測任務的系列命名，并不局限于火星。
2020年7月23日，天問一號成功發(fā)射，開啟了中國首次火星探測之旅。其名稱源于中國古代詩人屈原的長詩《天問》，彰顯了中華民族對真理的無盡追求和宇宙探索的文化傳承，也映射出科技創(chuàng)新的永不停歇。
2021年5月15日，“祝融號”火星車成功著陸在火星烏托邦平原南部預選著陸區(qū)，開啟了巡視探測工作。天問一號任務的成功，不僅標志著中國航天技術的巨大飛躍，也為人類對火星的研究開辟了新的機會。天問一號通過一次發(fā)射實現(xiàn)了“繞、著、巡”三個目標，即環(huán)繞火星探測、火星表面著陸和巡視探測，這在世界上尚屬首次。
▲祝融號火星車模型（圖源：視覺中國）
天問一號探測器環(huán)繞器與火星合影。環(huán)繞器攜帶的高分辨率相機獲取了著陸區(qū)亞米分辨率地形數(shù)據(jù)，對著陸區(qū)分布的凹錐、壁壘撞擊坑、溝槽等典型地貌開展了綜合研究，揭示了上述地貌的形成與水活動之間存在的重要聯(lián)系。
此外，中國科學院地質與地球物理研究所火星研究團隊通過對祝融號次表層探測雷達數(shù)據(jù)的研究，發(fā)現(xiàn)著陸區(qū)火表數(shù)米厚的風化層下存在兩套向上變細的層序，可能反映了約35億-32億年以來多期次與水活動相關的火表改造過程。
▲天問一號探測器環(huán)繞器與火星合影（圖源：環(huán)球網(wǎng)）
天問一號任務還實現(xiàn)了我國航天發(fā)展史上的6個首次，包括首次實現(xiàn)地火轉移軌道探測器發(fā)射、首次實現(xiàn)行星際飛行、首次實現(xiàn)地外行星軟著陸、首次實現(xiàn)地外行星表面巡視探測、首次實現(xiàn)4億公里距離的測控通信、首次獲取第一手的火星科學數(shù)據(jù)。這些成就充分展現(xiàn)了中國航天人的智慧，標志著中國在行星探測領域跨入世界先進行列。
各國逐夢宇宙
中國如何持續(xù)突破？
在全球深空探測領域，各國都在積極推進自己的任務，展現(xiàn)出了不同的技術特點和發(fā)展方向。美國的“阿爾忒彌斯計劃”致力于重返月球并建立長期基地；歐洲航天局（ESA）的“赫拉”任務于2024年10月發(fā)射，旨在研究雙小行星Didymos-Dimorphos的物理特征，并評估NASA的“雙小行星重定向任務”（DART）的撞擊效果；日本的“隼鳥2號”成功采集相應樣本并返回；俄羅斯計劃開展“月球-25”號探測器等任務，目標是建立月球基地。
▲俄羅斯“月球-25”號探測器（圖源：視覺中國）
中國航天事業(yè)也在穩(wěn)步推進未來的深空探測計劃。國家航天局系統(tǒng)工程司司長楊小宇曾在國新辦舉行的新聞發(fā)布會上介紹說，“在行星探測方面，未來我們會發(fā)射天問二號、天問三號、天問四號。天問三號將進行火星采樣返回，就像月球探測一樣，對火星的環(huán)境進行探測，還將發(fā)射天問四號，對木星和木星的衛(wèi)星進行研究，對木星的空間和內部結構進行探測，揭示它的奧秘。”
從天問一號到天問二號，中國在深空探測領域已經(jīng)取得了顯著的成就。天問一號打開了中國火星探索的大門，而天問二號則在小行星和彗星探測方面實現(xiàn)了新的突破。
隨著技術的不斷進步和國際合作的深化，中國將在深空探測領域繼續(xù)前行，為人類探索宇宙的奧秘貢獻更多的智慧和力量。
資料來源：中國政府網(wǎng)、“央視新聞”微信公眾號、“我們的太空”微信公眾號、人民日報、中國新聞網(wǎng)、中國日報、中科院之聲、環(huán)球網(wǎng)等
