浩瀚宇宙，人類從未停止探索的腳步。當(dāng)“天問一號”在火星烏托邦平原烙下中國紅，當(dāng)“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(yuǎn)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(wù)指揮部綜合研判決策，行星探測工程天問二號任務(wù)計(jì)劃5月29日實(shí)施發(fā)射。此次任務(wù)周期長達(dá)九年半，這也將是中國航天史上任務(wù)周期最長的一次。
天問二號探測器的主要任務(wù)目標(biāo)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(jì)劃巡天望遠(yuǎn)鏡首次捕捉到其蹤跡。它是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆地球準(zhǔn)衛(wèi)星，穩(wěn)定運(yùn)行于地球軌道附近，其公轉(zhuǎn)周期與地球公轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)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(shí)名副其實(shí)地 “小”，科學(xué)家預(yù)測其直徑僅有50米左右。它被命名為 “振蕩天星”，正是因?yàn)樗冀K在 “不安分” 地振蕩運(yùn)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(zhǔn)衛(wèi)星”。
在物質(zhì)組成方面，這顆小行星表面物質(zhì)與月球十分接近，甚至有推測認(rèn)為其可能來自月球，這進(jìn)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(jìn)行探測是一項(xiàng) “性價比” 很高的任務(wù)。
小行星帶中的“冰火奇彗”
另一顆目標(biāo)天體是主帶彗星311P。2013年，美國Pan-STARRS望遠(yuǎn)鏡在火星與木星軌道之間的主小行星帶內(nèi)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(jìn)一步細(xì)致觀測，證實(shí)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(rèn)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(rèn)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(dāng)它們靠近太陽時，內(nèi)部冰物質(zhì)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(qiáng)，過于干燥炎熱，被普遍認(rèn)為難以保留水冰等揮發(fā)性物質(zhì)。
對主帶彗星311P進(jìn)行探測，有助于了解小天體的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)以及演化機(jī)制，填補(bǔ)太陽系小天體研究領(lǐng)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(wù)提供額外的研究價值及技術(shù)挑戰(zhàn)。
311P的出現(xiàn)，打破了天文學(xué)家的固有認(rèn)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(xué)界的焦點(diǎn)。
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(gòu)人類對太陽系演化認(rèn)知的關(guān)鍵力量 。
▲天問二號轉(zhuǎn)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(wù)，但實(shí)際上，“天問”是中國行星探測任務(wù)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(yù)選著陸區(qū)，開啟了巡視探測工作。天問一號任務(wù)的成功，不僅標(biāo)志著中國航天技術(shù)的巨大飛躍，也為人類對火星的研究開辟了新的機(jī)會。天問一號通過一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)了“繞、著、巡”三個目標(biāo)，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(jī)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(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所火星研究團(tuán)隊(duì)通過對祝融號次表層探測雷達(dá)數(shù)據(jù)的研究，發(fā)現(xiàn)著陸區(qū)火表數(shù)米厚的風(fēng)化層下存在兩套向上變細(xì)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(guān)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(wù)還實(shí)現(xiàn)了我國航天發(fā)展史上的6個首次，包括首次實(shí)現(xiàn)地火轉(zhuǎn)移軌道探測器發(fā)射、首次實(shí)現(xiàn)行星際飛行、首次實(shí)現(xiàn)地外行星軟著陸、首次實(shí)現(xiàn)地外行星表面巡視探測、首次實(shí)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(xué)數(shù)據(jù)。這些成就充分展現(xiàn)了中國航天人的智慧，標(biāo)志著中國在行星探測領(lǐng)域跨入世界先進(jìn)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(lǐng)域，各國都在積極推進(jìn)自己的任務(wù)，展現(xiàn)出了不同的技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展方向。美國的“阿爾忒彌斯計(jì)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(wù)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(wù)”（DART）的撞擊效果；日本的“隼鳥2號”成功采集相應(yīng)樣本并返回；俄羅斯計(jì)劃開展“月球-25”號探測器等任務(wù)，目標(biāo)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(jìn)未來的深空探測計(jì)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(jìn)行火星采樣返回，就像月球探測一樣，對火星的環(huán)境進(jìn)行探測，還將發(fā)射天問四號，對木星和木星的衛(wèi)星進(jìn)行研究，對木星的空間和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)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(lǐng)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(shí)現(xiàn)了新的突破。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和國際合作的深化，中國將在深空探測領(lǐng)域繼續(xù)前行，為人類探索宇宙的奧秘貢獻(xiàn)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(bào)、中國新聞網(wǎng)、中國日報(bào)、中科院之聲、環(huán)球網(wǎng)等
