天问二号探测器即将发射升空,不同于天问一号的火星探测任务,它将前往小行星进行探测并采集样品返回地球。天问二号的任务包括伴飞小行星2016HO3,同时降落到其表面进行采样,并兼顾主带彗星311P的伴飞探测。小行星2016HO3被称为地球准卫星,具有研究太阳系早期物质组成、形成过程和演化历史的科研价值。此次任务还将面临距离、引力环境、表面环境、返航及技术成熟差异等挑战。虽然月球和小行星取样返回地球都是困难的任务,但在某些方面,小行星取样的难度相对更大。
天问二号探测器将前往小行星进行探测和采样返回地球,包括伴飞小行星2016HO3和降落到其表面进行采样,同时兼顾主带彗星311P的伴飞探测。此次任务具有复杂性和高挑战性。
小行星2016HO3被称为地球准卫星,具有研究太阳系早期物质组成、形成过程和演化历史的科研价值,探测器采集的样品将用于研究太阳系诞生之初的重要信息。
探测器面临距离、引力环境、表面环境、返航及技术成熟差异等挑战。距离遥远导致导航、轨道修正和深空测控技术要求更高;引力环境微小,登陆和操控难度增加;表面环境不规则和松散增加了着陆和采集样品的难度;返航时需更高速度和更精确的轨道计算;技术成熟差异也是一大难题。
天问二号探测器估计很快就会发射升空啦!看到这里,可能有一些网友认为这是继天问一号后,又一个火星探测器,实际的情况并不是这样的。
在2020年4月24日,国家航天局宣布将我国行星探测任务正式命名为“天问”。其中天问一号是我国行星探测任务的第一步,也是我国第一个火星探测任务。
天问二号探测器运抵发射场
在此之前,我们官方就已经公布了这几个探测器的发射计划以及它们的飞行任务,其中天问二号探测器是去小行星,对目标小行星进行探测,然后从小行星上面采集样品返回地球,而天问三号探测器则是去火星采集样品返回地球,天问四号探测器则是探测木星系。
在2025年2月20日,天问二号探测器运抵西昌卫星发射中心,现在探测器已经抵达发射场,意味着这次发射任务的时间其实不远了。
按照计划,天问二号探测器将会在今年上半年发射,所以发射时间算是确定的了,只是暂时还没公布具体的发射窗口。
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在这次任务中,天问二号探测器将会对小行星2016HO3进行伴飞,同时也会降落到小行星的表面进行采样,完成样品的采集后,会带着小行星样品返回地球。除此之外,天问二号探测器还兼顾着主带彗星311P伴飞探测等多项任务。所以这一次任务还是很复杂的,挑战性相当高,不仅需要在小行星上面采集样品返回地球,还要去伴飞一颗彗星。
据悉,天问二号探测器的目标之一小行星2016HO3被称为“地球准卫星”。这一颗小行星的运行轨道很稳定,在地球轨道附近运行,它的公转周期和地球的公转周期很接近,看起来好像也在环绕地球飞行。而另一个目标主带彗星311P则是运行在火星与木星轨道之间小行星带中的小天体。这一颗彗星不仅具有传统彗星的物质构成特征,也具备小行星的轨道特征。
小行星2016HO3的科研价值相当高,因为它可以说是研究太阳系早期物质组成、形成过程和演化历史的“活化石”,上面保留着太阳系诞生之初最原始的信息。我们去这一颗小行星上面采矿带回地球,通过研究小行星的样品,可以了解太阳系诞生之初的一些重要信息。
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而在探测小行星之余,还去探测主带彗星311P,有助于我们了解小天体的物质组成、结构以及演化机制,填补太阳系小天体研究领域的空白。
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小行星取样有多难
这是我国第一次去小行星取样返回地球的任务,虽然在此之前,我国已经先后实施了嫦娥五号、嫦娥六号这两次月球取样返回地球的任务,其中嫦娥六号探测器更是挑战去月球背面采集样品返回地球,那是人类前所未有的尝试,然而,小行星取样和月球取样在很多技术方面还是存在一些差异的,在某些方面的难度可能会更大。
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第一个是距离。月球与地球的平均距离大约为38万公里,看起来很遥远,但是探测器飞行最快仅需几天就能抵达月球了。
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而小行星与地球的距离相当遥远,天问二号的目标之一小行星2016HO3与地球的距离不是固定不变的,最近的时候也有521万公里。距离相对较远,意味着我们的探测器需要飞行更长时间才能抵达小行星附近。
也正是由于距离很远,所以在飞行过程中,探测器的飞行轨道会更复杂一些,对探测器的导航、轨道修正、深空测控技术的要求更高。
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最重要的是,月球的尺寸很大,我们直接就能找到月球,而小行星的尺寸很小,小行星2016HO3的直径大约为50米,在宇宙深处找到这一颗小行星,然后朝着它精确飞过去,难度相当大。
在这么远遥远的宇宙深处控制探测器的飞行,难度也不是一般大。在虽然月球与地球的平均距离也不近,也没法做到零延迟,但是基本上可以实时掌握探测器的飞行情况,而小行星与地球的距离这么远,即使是最近距离521万公里,光速的无线电信号也需要17秒多才能抵达,一个信号一来一回就是半分钟以上了。
这样的延迟意味着我们没法实时掌握探测器的飞行情况,它的绕飞、着陆、采样、起飞等过程完全就需要由它自主来完成了。这就要求探测器具有很高的智能化。
第二个是引力环境。月球的质量相对较大,月球表面的重力大约是地球的六分之一,而小行星的质量很小,引力很微小,这也是导致登陆小行星时的难度要大一些。
月球、小行星都没有大气层,所以探测器在降落的时候需要通过自身的发动机进行制动减速,最后降落到表面。
月球的引力相对较大,探测器更容易进行操控,着陆的时候相对来说更容易保持稳定性。
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而小行星的引力很小,探测器在绕飞、着陆、起飞等过程中很容易会因为微小的外力干扰而出现问题。
当然,引力差异也对探测器的发动机要求不同。小行星的质量比较小,引力比较小,探测器完成采样后,发动机稍微启动估计就能飞起来了,而月球的情况就复杂了。月球的引力大很多,需要足够大的推力才能从月球表面起飞。
第三个是表面的环境。月球的质量比较大,所以月球是一个接近球体的天体,而小行星的尺寸都很小,外形一般都是不规则的。也正是这一个原因,月球表面的地表相对来说会更加平坦一些,小行星表面就很复杂了,表面可能不规则,也可能比较松散。这也增加了着陆小行星以及采集样品的难度。
在登陆月球过程中,探测器可以进行悬停,然后使用摄像头看看下方的地表情况,如果发现正下方的地表不是很平坦,着陆存在风险的话,探测器可以选择旁边相对平坦的地方进行着陆。
小行星的情况就没这么好了,毕竟小行星本身不大,没有太多的备选着陆点,如果没有合适的着陆点,就只能硬着头皮进行着陆。
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第四个是返航时很困难。从月球表面起飞返回地球,飞行距离不是很远,飞行轨道计算相对来说简单一些。而小行星与地球的距离相对较远,探测器返航时需要更高的速度和更精确的轨道计算,增加了任务复杂性。
第五个是技术成熟差异。人类已经完成很多次月球取样返回地球的任务,有这么多成功的经验,而去小行星取样的次数相对少,没有太多的经验,这也是一大难题。
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综合来说,去月球、小行星取样返回地球都是很困难的事情,在某些方面去小行星取样要比去月球难一些,在某些方面去月球取样要比小行星难一些。