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赫尔辛基 — 中国于周三发射了第二个行星探测任务,向近地小行星采样并随后勘测主带彗星的天问二号。
天问二号于美国东部时间下午1:31(协调世界时间1731)从中国西南部的西昌卫星发射中心搭乘长征三号乙火箭发射升空,飞向夜空。
中国航天科技集团有限公司(CASC)在发射后一个小时内宣布了天问二号的成功发射。
天问二号目前在转移轨道上,正朝着直径40至100米的近地小行星469219 Kamoʻoalewa(2016 HO3)前进。预计将在2026年7月与这颗小型岩石体会合,花费七个月时间研究该近地物体并收集样本。
预计样本将在2027年底返回地球,分析样本旨在揭示该小行星的性质和起源——可能是由于撞击事件而被炸出太空的一块月球碎片——分析其矿物成分,并提供与其他小行星的宝贵比较。
天问二号在返回地球时将释放一个包含样本的再进入模块,但这并不是任务的终点。主航天器将利用地球的引力助推,设定六年的航向前往彗星311P/PANSTARRS。
小天体复杂性与科学潜力
小行星和彗星任务将为中国在任务设计和操作方面提供一系列经验与专业知识,例如在极具挑战性的环境中推进航天器自主性、导航、规划轨道和取样技术,欧洲航天局(ESA)Ramses任务系统工程师Franco Perez-Lissi告诉SpaceNews。
虽然中国已经进行了两次月球样本返回任务,包括月球远端的探索,但接近和“轨道”这些小物体将带来新的挑战,包括会合、接近和取样。
“这些天体具有极其微弱和不规则的引力场,”Perez-Lissi说,指的是小行星和彗星。“因此,我们无法像围绕行星一样依赖传统的轨道。”
天问二号需要沿着经过精心计划的轨迹飞行,以便围绕和研究小行星,以及匹配其速度和旋转以进行取样。
“这就像试图将一艘船与漂浮在太空的山对接,且山体以高度不可预测的方式旋转,并几乎没有重力。因此,着陆,甚至只是飞近,都需要极端的精确度、更高的自主性和细心的规划,”Perez-Lissi说。
科学数据的回收也将极为有价值,Perez-Lissi指出,过去的任务如Rosetta、Hayabusa2和OSIRIS-REx展示了原位测量或返回的样本可能包含有机分子、氨基酸和核碱基——生命的潜在成分。
天问二号加入了一系列国际努力,促进共享科学和行星防御知识,特别是ESA的Ramses和Hera任务,NASA的DART和OSIRIS-REx/Apex任务,以及JAXA的Hayabusa系列和Destiny+。
“越来越多的人参与小行星任务,始终是积极的。这对未来可能非常有帮助,因为我们正在参与行星防御,同时这对于科学和理解我们起源非常有趣。”
天问系列与长期探索
该任务是在2020年发射的成功天问一号火星轨道器和探测器任务之后进行的,未来还将进行雄心勃勃的火星样本返回计划(天问三号)和木星系统任务(天问四号)。
天问二号旨在提升中国的行星探索能力,加深我们对小行星体及其演化的理解。它还可以为行星防御提供帮助,并揭示生命的起源。
这些任务也是一项更广泛的行星探索路线图的一部分,专注于天体生物学和适居性,及长期的空间科学计划,包括金星样本返回任务、国际月球研究站(ILRS)及寻找适居外星行星。
小行星的雄心
这艘航天器将尝试最多三种取样方法:悬停取样,通过与小行星的旋转匹配,使用机器人手臂收集样本;触碰-离去(TAG),使用旋转刷头;以及固定取样,如果表面成分和地形允许,则着陆腿使用钻头压入小行星。TAG方法已被NASA的OSIRIS-REx和JAXA的Hayabusa2采用。
中国对该任务的正式详细计划发布不多。早期针对该任务的提案,最初被命名为“郑和”,表示14世纪的中国海员和探险家,表明该任务的目标是收集200到1000克的样本。
中国科学家呼吁对小行星任务进行战略重点,这不仅可以促进对宇宙的整体理解,还可以为未来的资源利用和行星防御奠定基础。
彗星会合,广泛背景
任务的彗星阶段也是对航天器耐久性的考验,预计在2035年到达311P/PANSTARRS,即在发射十年后。目标彗星被视为研究小行星与彗星之间过渡物体的理想目标,围绕离太阳1.94至2.44个天文单位的位置运行。
天问二号携带了11个科学载荷,用于研究Kamoʻoalewa和311P/PANSTARRS。这些载荷包括多光谱和红外光谱仪,用于研究表面成分,而高分辨率相机将绘制地质特征。
雷达探测仪将探测地下结构,而磁力计将寻找残留的磁场。灰尘和气体分析仪将检查彗星活动,带电粒子探测器将研究太阳风的相互作用。
采样Kamoʻoalewa并随后勘测主带彗星的任务使中国加入了日益增长的全球小天体探索任务中,展示了其在太空领域不断扩大的雄心。
这也将使中国的工程师和科学家面临一些行星科学和防御,以及可能的资源利用方面最艰难的问题的挑战。