叶培建
“小天体探测任务是行星探测重大工程的标志性项目,也是中国航天强国建设征程的标志性任务。”在中国航天大会主论坛上,“人民科学家”、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师、中国科学院院士叶培建透露,我国小天体探测任务已经进入工程研制阶段。我国小天体探测器方案的探测目标,是一颗地球共轨天体“2016HO3”以及小行星带中的主带彗星“311P”。
截至目前,我国已成功实现嫦娥四号、嫦娥五号等月球与深空探测任务,未来中国还将实施探月工程四期,小天体探测、火星采样返回、木星系环绕探测等重大工程。
小行星是太阳系内类似行星环绕太阳活动,但体积和质量比行星小很多的天体。为什么要探测小行星?叶培建表示,实施小行星探测对全人类具有深远的意义,小天体保存着太阳系形成演化的原始信息,能帮助我们了解宇宙演化和生命的起源;具有丰富的资源,蕴含很大的经济价值。此外,实施小天体探测还可以保护人类的安全,地球历史上曾发生多次被小天体撞击的事件,小行星探测技术成熟后,我们将有能力在小行星飞临地球时,接近并实现干预控制。
在深空探测领域,目前除了月球探测热和火星探测热,小天体探测也逐渐成为深空探测的热点,越来越受到航天大国或航天强国的重视。全球共实施9次小天体探测任务,其中美国6次、欧空局1次、日本2次;小行星6次,彗星3次。
美国“欧西里斯”探测器于2016年9月9日发射,2018年12月到达小行星“贝努”。近距探测1年后,“欧西里斯”探测器开展了一次“触碰采样”,确认采集到样品,计划2023年9月抵达地球。日本“隼鸟2号” 于2014年12月3日发射,去年12月6日,返回舱降落在澳大利亚南部沙漠地带,获取了“龙宫”小行星样品5.4克。
叶培建介绍,小天体探测工程分为小行星探测、取样返回、探测彗星三个阶段。拟探测地球共轨天体“2016HO3”和小行星带中的主带彗星“311P”。
围绕“2016HO3”,我国将测定轨道参数、自转参数、形状大小和热辐射等物理参数,研究其轨道起源与动力学演化。同时探测形貌、表面物质成分、内部结构,获取小行星样品背景信息,对返回样品开展实验室分析研究。围绕“311P”,我国将测定主带彗星的轨道参数、自转参数、形状大小和热辐射等物理参数,研究主带彗星的轨道起源及其动力学演化。同时探测主带彗星形貌、表面物质组分、内部结构、空间环境等信息,获取太阳系早期演化信息。
叶培建表示,小行星探测需要解决航天器长远飞行的动力问题、通信问题以及长达10年以上的地面管理问题。小行星近距离的探测和采样难度很大,“因为小天体不过几十米又几乎没有引力,我们首先要围绕着小天体在不同相位进行悬停探测,了解小天体的各种特性,通过绕飞探测选择可能着陆的地点,‘走一步看一看’最后才到小天体上进行采样。”
叶培建说,由于小天体的具体性质还不清晰,所以我们准备了两套采样手段,“既准备采集硬的东西,也准备好采集软的东西,确保有一种方式能将样品拿到手。”
太空是人类继陆地、海洋和大气之后开拓的第四活动疆界,小行星是人类踏上星辰大海征途绕不开的课题。“我们面临巨大的挑战,大量技术需要突破,突破后就是大的创新。”叶培建表示,未来小天体探测任务的实施,将进一步提高我国深空探测能力,推动行星科学快速发展,为航天强国做出重要贡献。