天問開啓“追星”路 | 焦點訪談
5月29日，西昌衛星發射中心，長征三號乙運載火箭搭載着天問二號探測器，在烈焰和轟鳴聲中騰空而起，奔赴浩渺的太空，邁出了行星探測工程的重要一步。天問二號此行肩負着兩大艱鉅而光榮的使命：首先要對小行星2016 HO3展開全方位探測，並採集珍貴樣本，用返回艙送回地球；隨後主探測器還要繼續馬不停蹄奔赴主帶彗星311P，開展深度科學探測。我們爲什麼要去探訪遙遠的小行星和主帶彗星？這趟深空探索之旅難度有多大，將爲人類文明發展帶來哪些深遠影響？天問此去，什麼時候能夠回來？
今天（5月29日）凌晨1時31分，我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭，成功將行星探測工程天問二號探測器發射升空。這意味着，我國深空探測又邁出了新的一步。
這次擔任01號指揮員的張潤紅是我國航天發射陣地首位女性指揮員，天問二號是她作爲指揮員第15次執行發射任務，從去年年底，她就在爲天問二號的發射做準備了。對於此次天問二號任務，張潤紅深感責任重大。
由於目標小行星與地球的相對位置一直在變化，天問二號必須在一個固定的時間段內發射，才能儘可能節省燃料，因此留給火箭的發射窗口只有短短4分鐘。除了窄窗口發射，火箭的入軌速度要達到每秒11.2公里，並且要求高精度地入軌。這相當於從上海投出一個籃球，要投中位於北京的籃筐，還要保證籃球入筐時的飛行角度和速度。
中國航天科技集團陳閩慷：“這次任務對入軌精度要求比普通高軌發射任務要高一倍。我們在這方面採取了一些辦法，比如說對於制導方法的變化，能夠讓火箭在比較大的偏差情況下仍然能夠滿足入軌要求。”
此次執行天問二號發射任務的是我國的“金牌火箭”長三乙火箭，長三乙火箭是我國高軌發射的主力火箭，也是我國宇航發射次數最多的火箭，此前已經完成108次發射，曾執行過嫦娥三號、嫦娥四號等探月工程任務。設計人員歷時2年完成了多輪設計迭代。
陳閩慷：“在2023年底，長征三號乙火箭做了一次換版，可以說是最新版的長三乙火箭了，無論可靠性還是運載能力都可以更好滿足這次天問二號的任務要求。”
天問二號任務週期約爲10年，主要任務是對小行星2016 HO3進行探測、取樣並返回地球，此後再對主帶彗星311P開展科學探測。那麼這次天問二號首先要去往的2016 HO3究竟是怎樣的一顆小行星呢？
中國科學院紫金山天文臺近地天體望遠鏡觀測員胡龍飛：“2016 H03這顆小行星比較特殊，好比地球的一個‘小跟班’，而且跟地球也會保持相對穩定的一個軌道。這個‘小跟班’有的時候會跑到地球前面去，有的時候又落到地球的後邊去。”
2016年4月26日，人類在浩瀚星空中捕捉到了一顆“特殊”的小行星——2016 HO3，天文學家經過軌道觀測與計算模擬發現，2016 HO3就像月球之外的另一顆天然地球衛星，它位於一個非常奇特的軌道上，不僅像其他小行星那樣環繞着太陽飛行，同時還在一個非常遙遠的軌道相對地球上下左右“振盪”運行，因此被命名爲“振盪天星”。
天問二號任務副總師、中國科學院國家天文臺研究員劉建軍：“這個小天體很有特點，我們叫它地球準衛星，它和地球是共軌的，也是繞着太陽公轉。當初我們論證的時候只發現了五顆，現在是七顆了，非常稀有，物以稀爲貴，對科學家來說希望探測瞭解。還有一個很重要的特點，工程可達性比較好，所以從科學和工程兩方面結合，相當於一拍即合，我們就去幹。”
專家介紹，這類小行星保留着太陽系誕生之初的原始信息，是研究太陽系早期物質組成、形成過程和演化歷史的“活化石”，具有極高的科研價值。也有科學家推測，2016 HO3很有可能是某次遠古的天體撞擊事件的拋射物。
那麼，這顆神秘的小行星究竟是什麼樣的？2024年3月29日，位於青海冷湖，由中國科學技術大學與中國科學院紫金山天文臺聯合研製的墨子巡天望遠鏡捕捉到了這顆距地球數千萬公里的小行星的珍貴影像。
中國科學院紫金山天文臺研究員季江徽：“在圖上天問二號的第一個目的地2016 HO3是一個很暗弱的小黑點，周圍不動的都是恆星，從圖像上面相對運動可以找到小行星的存在。雖然是一個2.5米口徑的光學大視場望遠鏡，但是這個小行星看起來是非常小的，直徑只有50米大小，相當於一個足球場那麼寬。拍這樣一個小行星在地面上來講是一件非常困難的事情，如果天問二號在太空中尋找它，在飛行過程中不斷地逼近它，甚至最終在它的表面實現採樣，帶回地球，這對於工程任務來講是一件極具挑戰性的事情。”
天問二號任務到底有多難呢？天問二號共包含13個飛行階段，整個飛行過程複雜且精細。作爲探測器系統的負責人，餘後滿向記者坦言，這次任務的難度和挑戰前所未有。
中國航天科技集團餘後滿：“這個路沒走過，不像月球探測已經走了那麼多遍，是一條全新的路。這裡面是不是所有的風險我們都識別全了，所有的因素都考慮到了，所有的不確定都想充分了，總擔心這裡面有想不到的地方，這也是科學探測的風險所在。”
首先，要在距離地球數千萬公里、直徑只有幾十米的小行星上着陸，本身就是一個不小的挑戰。
餘後滿：“目前國外的小行星探測任務着陸精度大概都是在15米以上，但是這顆小行星太小，要求着陸精度半徑在1米左右。因爲這顆小行星非常小，轉速非常快，形狀不規則，我給它總結就是小、快、怪。這顆小行星到底是一塊完整的石頭，還是一個碎石堆，上面有沒有風化層，風化層在什麼地方，厚不厚，還有很多不確定因素，這些東西決定了小行星任務肯定是邊飛、邊探、邊決策。”
此次任務挑戰和難度最大的無疑就是在小行星上採樣了。無論採取哪種採樣方式，都必須克服微重力的影響。
餘後滿：“無論是月球還是以後要實行的火星採樣，都有一定的重力，而小行星因爲太小，重力基本上可以忽略不計。在這種情況下很可能稍微一觸碰，主探測器就彈開了，採樣的時候因爲沒有重力約束，樣品處於自由狀態，可能每秒一兩個釐米的逃逸速度，這個樣品就飛走了，採樣的難度非常高。”
天問二號在完成對小行星2016 HO3的探測、取樣任務後，返回艙將與主探測器分離，於2027年底返回地球。主探測器則繼續飛行，前往主帶彗星311P，開展後續探測任務。
2013年，科學家在火星與木星軌道之間的主小行星帶內發現了一顆身後拖着多條塵埃尾、外觀和彗星十分相似的小天體，這在小行星帶中極爲罕見。它不僅擁有小行星的穩定軌道，還會像彗星一樣偶爾釋放塵埃，因此被稱爲“主帶彗星”，並命名爲311P，它是人類確認的第七顆主帶彗星，也是迄今爲止形態最奇特的一顆。
季江徽：“整個太陽系裡面除了大行星以外，還有很多小行星，大部分分佈在火星軌道和木星軌道之間，這樣一個區域就叫作主帶，所以主帶彗星軌道是在主帶，它又像彗星，就像311P一樣，有六個彗尾，像孔雀開屏一樣，所以有些專家給它起了一個綽號，叫孔雀小行星。通過天問二號這樣一個探測任務回答這些小行星、彗星、主帶彗星之間的聯繫，可以給出很好的答案。”
天問二號探測器上共配置了中視場彩色相機、多光譜相機、可見紅外成像光譜儀、熱輻射光譜儀等11臺科學設備，這些先進設備將助力探測器在飛行過程中對小行星和主帶彗星進行探測，獲取科學數據。
劉建軍：“在地面上用光譜儀推掃一個對象就可以看到它的紋理信息，同時也可以看到它的光譜信息。未來在軌探測的時候也是一樣，對小行星一個區域進行掃描成像就可以得到它的物質成分，通過每一點光譜信息得到小天體的光譜信息、成分。”
天問二號的發射不僅引起了科學界的極大關注，還吸引了很多航天愛好者來到發射現場。我們期待着它取得更多原創的科學成果，揭開更多宇宙的奧秘。
這次發射的圓滿成功僅僅是天問二號漫長的星際征程的第一步。天問二號任務技術難度大，工程風險高。發射入軌後，還將經歷12個飛行階段，可以說是征程萬里，重任在肩，前路是星河璀璨，卻也有着重重兇險。這個小小的探測器承載着中國航天人的智慧與心血，也寄託着人類對宇宙的探索渴望。期待天問二號能夠按計劃精準完成各項探測任務，收穫具有開創性的科學成果，爲我們帶回來自遙遠星辰的答案。
來源：中央廣播電視總檯
責任編輯：王穎