我国首次小行星采样返回任务正式启航
5月29日1时31分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空。火箭飞行约18分钟后，将探测器送入地球至小行星2016HO3转移轨道。此后，探测器太阳翼正常展开、相关机构顺利解锁，发射任务取得圆满成功。据《环球时报》记者了解，此次探测任务是我国首次对近地小行星开展采样返回任务，将有望找到太阳系起源的“原始密码”。
摄影：邓孝慈
天问二号主要任务目标是对小行星2016HO3进行探测、取样并返回地球，此后再对主带彗星311P开展科学探测，设计任务周期十年左右。其中，小行星2016HO3是地球准卫星之一，和地球一同环绕太阳运转。2016HO3小行星距离地球约1800万至4600万公里。天问二号任务地面应用系统总师、中国科学院国家天文台研究员苏彦向《环球时报》记者介绍称，人类于2016年在浩瀚的宇宙中发现这颗“特殊”的小行星，其绕太阳公转周期为365.4天，与地球的365.25天几乎完全同步，且轨道非常稳定，和地球保持合适的距离，这使得小行星2016HO3具有工程上的可达性。
而主带彗星311P的轨道位于火星和木星之间的小行星带内，距离地球约1.5亿至5亿公里。天问二号任务副总师、中国科学院国家天文台研究员刘建军向《环球时报》记者介绍称，主带彗星311P既有彗星的特征，又有小行星的特征，它的轨道特征与主带小行星相似，但又呈现彗星观测特征，因此也被认为是一颗活跃小行星，具有非常高的科学研究价值。
据了解，此次任务中，天问二号的工程目标包括：突破弱引力天体表面取样、高精度相对自主导航与控制、小推力转移轨道设计等一系列关键技术。与此同时为小行星起源及演化等前沿科学研究提供探测数据和珍贵样品。
而此次任务的科学目标则聚焦于测定小行星和主带彗星的多项物理参数。一是测定小行星和主带彗星的轨道参数、自转参数、形状大小、热辐射特性等物理参数，开展轨道动力学研究；二是开展小行星和主带彗星的形貌、物质组分、内部结构以及可能的喷发物等研究；三是开展样品的实验室分析研究，测定样品物理性质、化学与矿物成分、同位素组成和结构构造，开展小行星和太阳系早期的形成与演化研究。
“太阳系的小天体没有经历大行星和天体的物理、化学演化过程，它们保留有太阳系形成之初的最原始的物质成分。因此对小行星2016HO3开展探测、采集样品然后在实验室进行分析将为揭示太阳系起源与早期演化，以及地球的演化过程提供重要科学依据。”刘建军称。
据了解，天问二号探测器上配置了中视场彩色相机、多光谱相机、可见红外成像光谱仪、热辐射光谱仪、探测雷达、磁强计、带电粒子与中性粒子分析仪、喷发物分析仪等8台科学载荷，以及窄视场导航敏感器、激光一体化导航敏感器2台工程和科学复用载荷，还搭载1台旋转衍射高光谱相机。这些先进设备将助力探测器在飞行过程中对小行星和主带彗星进行探测，获取科学数据。
天问二号任务整个飞行过程复杂且精细。根据任务规划共包含发射段、小行星转移段、小行星接近段、小行星交会段、小行星近距探测段、小行星采样段、返回等待段、返回转移段、再入回收段、主带彗星转移段、主带彗星接近段、主带彗星交会段、主带彗星近距探测段等13个飞行阶段。
其中，小行星探测包括9个阶段，总耗时约2.5年。在发射段顺利完成后，探测器进入小行星转移段，期间需实施深空机动、中途修正等操作，直至距离小行星约3万公里处。随后依次进入小行星接近段、交会段、近距探测段，在近距探测段按照“边飞边探、逐步逼近”原则，对小行星开展悬停、主动绕飞等探测，确定采样区后进入采样段。完成采样任务后，探测器将经历返回等待段、返回转移段，在返回转移段接近地球，返回舱与主探测器分离，之后独自进入再入回收段，预计于2027年底着陆地球并完成回收。
此后，主探测器则继续飞行，前往主带彗星311P，开展后续探测任务，这一阶段任务预计将持续数年时间。
不同于此前嫦娥五号和嫦娥六号任务是在重力环境下开展的采样，此次天问二号任务是在小行星微重力环境下采样，且小行星表面特性充满未知性，因此，对小行星2016HO3开展稳定的附着探测采样难度非常大。
为此，天问二号项目团队设计有三种采样方式，分别是触碰采样、悬停采样和附着采样。中国航天科技集团陈春亮在接受《环球时报》记者采访时介绍称，针对目标天体特性未知等难题，天问二号探测器还将采用“边飞边探边决策”的策略，从距离目标天体约2000千米开始，基本自主开展目标天体精准捕获、逐步接近、科学探测和样品采集。
此次天问二号发射任务取得圆满成功，也为后续探测任务开了一个好头。据《环球时报》记者了解，本次任务是长三乙火箭首次执行地球逃逸轨道发射任务。在以往执行的发射地球轨道范围内载荷的任务中，长三乙火箭分离速度仅需达到第一宇宙速度，即每秒7.9千米。但在此次任务中，天问二号探测器与长三乙火箭分离时速度必须要超过每秒11.2千米的第二宇宙速度，从而使天问二号探测器能够脱离地球引力，进入地球逃逸轨道。不仅如此，此次发射任务对火箭入轨精度要求极高。长三乙火箭入轨速度在达到每秒11.2千米的同时，速度偏差不能超过1米，否则可能会造成“天问二号”探测器与目标行星百万公里的级差。
为此，研制团队在采用迭代制导技术的基础上，还运用了末速修正技术，将在探测器和火箭分离前实时调整火箭的速度、姿态等，确保满足入轨精度要求。
行星探测工程天问二号任务指挥部总指挥长、国家航天局局长单忠德表示，天问二号任务实施周期长，风险难度大，工程全线攻坚克难，协同攻关，确保了发射任务圆满成功。期待天问二号按计划完成各项探测任务，取得更多原创科学成果，揭开更多宇宙奥秘，增进人类认知。
环球时报-环球网报道记者樊巍邓孝慈
审核|卢长银
编辑|王晓娇
编辑：军事 来源：环球时报
