邊飛邊探邊決策,!天問二號這樣破解小行星采樣三大技術(shù)難題
天問二號將開啟我國首次對地外小天體的“雙目標探測”,,這意味著我國深空探測又邁出了新的一步。“雙目標探測”探什么,?有多難?一起去了解一下,。
天問二號任務(wù)兩個目標——目標一:對小行星2016HO3進行探測,、取樣并返回地球;目標二:它將前往主帶彗星311P,,開展科學探測,。它整個飛行過程復雜且精細,任務(wù)周期約10年,,包含13個飛行階段,,風險難度大。
中國航天科技集團張熇:我們的探測器主要是由兩大部分組成,,一個主探測器加一個返回艙,。主探測器帶著返回艙到小行星附近開展探測,然后采樣返回,。到地球附近,,我們主探測器和返回艙分離,返回艙再入大氣層,,主探測器我們拉起機動之后,,再經(jīng)過約7年飛到主帶彗星附近去做近距探測。
不僅任務(wù)過程相對復雜,,對小行星2016HO3的取樣任務(wù)也充滿著不確定性,。張熇介紹,,目前,人們對2016HO3小行星的形狀,、自轉(zhuǎn)方式以及表面星壤的軟硬等特性都不了解,,因此將會采取“邊飛邊探邊決策”的實施策略。
探月與航天工程中心副主任,、天問二號任務(wù)新聞發(fā)言人韓思遠:我們現(xiàn)在對2016HO3小行星的認知,,還處于對現(xiàn)有觀測數(shù)據(jù)的一些計算以及仿真推演,我們也是針對這些不確定性采取了一些應(yīng)對的措施和方案,,我們在實施策略上采取了“邊飛邊探邊決策”的實施策略,。
小行星探測的三大難點
天問二號任務(wù)是邊干邊規(guī)劃,可以說充滿了挑戰(zhàn),。專家在采訪中告訴記者,,為了確保任務(wù)順利完成,天問二號要克服許多困難,。
專家介紹,,天問二號任務(wù)的第一大難點就是飛向小行星的軌道設(shè)計。小行星和地球一樣,,都是圍繞太陽轉(zhuǎn),,就會產(chǎn)生位置和角度的差異,對飛行軌道設(shè)計要求極高,。
中國航天科技集團張熇:地球和2016HO3小行星都圍著太陽轉(zhuǎn),,它們倆不是同樣的一個周期,并不是一直一起走的,,所以它們倆相位會差得很遠,。理論上我們是找了一個能量最優(yōu)的軌道。
在抵達小行星2016HO3后,,如何采樣,?就成了天問二號要面臨的第二大難點。
中國航天科技集團張熇:為了能確保不管它是星壤(小行星樣品)很多,、很厚,,還是很薄、很少的風化層,,我們都能夠獲得一些樣品,,所以我們設(shè)計了不同采樣方式,在探測器近距探測之后,,再規(guī)劃我們到底在哪采樣,,到底用哪一種方式。
第三大難點,,就是在拿到樣品后,,天問二號要如何返回地球。與以往嫦娥五號,、嫦娥六號等航天器采用的半彈道跳躍式再入方式不同,,天問二號進入大氣層不再“打水漂”,因此需要承受超過第二宇宙速度再入而帶來的極大過載,。
中國航天科技集團張熇:我們現(xiàn)在要超第二宇宙速度,,將近12公里(每秒)的再入速度。這個速度下,,輻射熱可能就比較多,,要超音速開傘,傘的設(shè)計等等都跟以前有比較多的不一樣,。我們要精細算,,然后才能把防熱結(jié)構(gòu)、氣動外形設(shè)計等等,。
智能化長壽命任務(wù)時間約10年
天問二號任務(wù)周期非常長,,那么天問二號探測器要具備哪些特殊能力才能完成任務(wù)呢?
據(jù)介紹,,天問二號探測器要先用兩年半左右的時間,,完成對小行星2016HO3的探測、取樣并返回地球,。再利用地球的引力彈弓效應(yīng)飛向它的第二個探測任務(wù)目標——主彗星帶311P,,進行7年多的飛行和科學探測,這么長的任務(wù)周期,,長壽命是天問二號必備的一項特殊能力,。
中國航天科技集團張熇:除了你的推進劑得夠用,其他像電子設(shè)備,、材料,、工藝能不能耐受10年中的溫度交變、輻照環(huán)境等等,。我們在通信衛(wèi)星,、遙感衛(wèi)星還是積累了很多經(jīng)驗,再結(jié)合我們?nèi)蝿?wù),,在設(shè)計驗證上做了一些工作,,壽命還是可以保證的。
張熇告訴記者,,天問二號計劃探測的2016HO3小行星,,遠離地球。我們知道,,地月的距離是大約38萬公里,,而這顆小行星距離地球最近的時候,,也有地月距離的42倍,這就需要探測器具備良好的對地通信能力,。為此,,科研人員對天問二號的通信能力進行了提升。此外,,天問二號還要具備更強的智能化能力,。
中國航天科技集團張熇:因為它飛的時間長,咱們也不能每天都在地上盯著它,,很多事情要靠自己來做,,它自己判斷、自己去決策,。能夠減輕地面人員的一些壓力,,也是未來深空(探測發(fā)展)的一個方向。
(總臺央視記者 崔霞 李寧 陶嘉樹 吳天白 李昌鶴)