军装梦圆，92岁老兵重拾青春记忆

天问二号主要任务目标是对小行星2016HO3进行探测(tàncè)、取样(qǔyàng)并返回地球，此后再对主带(zhǔdài)彗星311P开展科学探测。这是我国首次实施小行星采样返回任务，迈出了深空探测的新一步 天问二号任务(rènwù)技术难度大(dà)，工程风险高，设计任务周期10年左右，后续环节的不确定因素对于这场漫长征程来说是一场持续考验 文 |《瞭望》新闻周刊记者(jìzhě) 贾雯静 5月29日1时(shí)31分，辉光照亮夜空。由中国航天科技集团所属中国运载火箭(yùnzàihuǒjiàn)技术研究院抓总研制的长征三号乙Y110运载火箭（下称长三乙火箭），在西昌卫星发射中心烈焰中起飞(qǐfēi)。 火箭飞行约18分钟后，将(jiāng)中国航天科技集团所属中国空间技术研究院抓总研制的天问二号(èrhào)探测器(tàncèqì)送入地球至小行星2016HO3转移轨道。此后，探测器太阳翼正常展开，发射任务取得圆满成功，标志着我国天问二号探测任务顺利启程，为(wèi)后续深空探索跑好关键“第一(dìyī)棒”。 自2020年中国航天日启动“天问”系列以来，这一以屈原诗句命名(mìngmíng)的行星探测(tàncè)工程，赓续中华文明对宇宙奥秘的追问。目前(mùqián)，天问一号探测器已获取珍贵火星原始科学数据。 如今，天问二号再次(zàicì)踏上星际探测征程，主要任务目标是对小行星2016HO3进行探测、取样并返回地球，此后(cǐhòu)再对主带(zhǔdài)彗星311P开展科学探测。 国家航天局局长单忠德(dānzhōngdé)表示，国家航天局牵头实施天问二号任务，推动星际(xīngjì)探测征程(zhēngchéng)接续前进，迈出了深空探测的新一步。任务实施周期长，风险难度大，工程全线攻坚克难，协同(xiétóng)攻关，确保了发射任务圆满成功。 我国在西昌卫星发射中心用长征三号(chángzhēngsānhào)乙运载火箭(yùnzàihuǒjiàn)，成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空（2025 年(nián) 5 月 29 日摄） 才扬摄 / 本刊 发射阶段(jiēduàn)面临三重挑战 天问二号任务的(de)首道难关在于发射环节。 为顺利完成(shùnlìwánchéng)发射，本次(běncì)行星探测任务选用的运载工具为长征三号甲系列运载火箭三兄弟中“力气最大”的长三乙火箭，该火箭于1993年(nián)获批立项，自(zì)1996年首飞成功至今，承担了多个国家重大工程任务，曾执行过嫦娥三号、嫦娥四号等探月工程任务，此前已完成108次发射，是我国宇航(yǔháng)发射次数最多的单一型号火箭。 中国航天科技集团魏远明表示，虽然已经执行了百余次发射任务，但此次任务是(shì)长三乙火箭首次执行地球(dìqiú)逃逸轨道发射，面临(miànlín)新情况新挑战。 挑战(tiǎozhàn)一：速度要求更快。 魏远明介绍(jièshào)，以往发射地球轨道范围内的(de)载荷时，火箭分离速度达第一宇宙速度每秒7.9千米即可，此速度是物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动(yùndòng)所需的最小速度。 此次任务发射目标并非绕地球(dìqiú)旋转的卫星，航天器必须(bìxū)完全脱离地球引力控制进入逃逸轨道(guǐdào)，火箭分离时速度须达到第二宇宙速度，最低要求为每秒11.2千米。 “这对火箭的运载能力(nénglì)、履约能力等都提出了更高(gāo)要求。”魏远明说。 挑战二：精度要求更高(gènggāo)。 “小行星体积小、质量小、引力弱，捕获难度大，对火箭(huǒjiàn)入轨(rùguǐ)精度要求高。”中国运载火箭技术研究院张亦朴(zhāngyìpǔ)说，此次火箭入轨速度达到每秒11.2千米的同时，速度偏差不能超过1米，才能将天问二号精准送入轨道，否则可能会造成百万公里(gōnglǐ)的级差。 难点(nándiǎn)三：发射窗口更窄。 小行星2016HO3运行轨道较为特殊，一方面既像其他(qítā)小行星一样环绕(huánrào)太阳运行，且(qiě)公转周期与地球相近；另一方面，其轨道又围绕地球运行。 这种特殊运行轨迹使它与地球的相对位置和运动状态较为复杂，只有在特定时间段内，地球、探测器和小行星才能处于相对合适(héshì)的位置关系(guānxì)，从而确保探测器能够以更快的速度(sùdù)抵近小行星并实现有效探测。 经过专家团队(tuánduì)测算，此次发射任务的窗口期仅为5月29日(rì)到31日连续3天，每天只有4分钟。加之目标小行星与地球的相对位置处于变化(biànhuà)之中，只有零窗口发射最(zuì)节省燃料，给型号团队带来了更大的挑战。 多方协同、技术迭代　确保(quèbǎo)发射“万无一失” 早在2018年，天问二号的发射任务就“花落”长三乙火箭。为(wèi)确保其可靠、精准、准时(zhǔnshí)跑好(hǎo)天问二号任务“第一棒”，工程全线攻坚克难，协同攻关，确保火箭发射“万无一失”。 提高运载(yùnzài)能力(nénglì)方面，针对长征三号甲系列(xìliè)运载火箭，型号团队于2020年实施运载能力与可靠性“双提升”工程，完成了多条技术状态变化的(de)验证工作，确认了箭体结构、增压输送、总装总测三大系统数十个重点关注项目(xiàngmù)，并对总装全过程状态从严要求，针对性梳理了装配风险点并予以排除，确保产品(chǎnpǐn)顺利完成总装测试。该工程后，长三乙火箭地球同步转移轨道运载能力提升至5.55吨(dūn)，与天问二号探测器质量要求更贴合。 确保精确入轨(rùguǐ)方面，研制团队在采用迭代制导技术(zhìdǎojìshù)的(de)基础上，还运用了末速修正技术，在分离前实时调整火箭的速度、姿态等，确保满足入轨精度要求。 不仅如此，研制人员经过多轮协调，将连续3个发射(fāshè)日每天(tiān)一套发射轨道程序简化为3天共用(gòngyòng)一套程序，大大精简了发射流程，提高火箭可靠性和任务适应性。 火箭测控(cèkòng)系统方面，西昌卫星发射(fāshè)中心马忠权介绍，为满足零(líng)窗口发射需求，团队对测控设备精度不断进行调校，通过测控火箭外侧的飞行弹道、飞行姿态以及火箭内侧的气压、燃料使用(shǐyòng)情况、温度等指标，了解火箭整体飞行状态。 本次测控系统(xìtǒng)(xìtǒng)还进行了全自动跟踪改造，借助AI算法(suànfǎ)让测控系统自动进行跟踪捕获，减轻操作手压力，提高跟踪性能和应急情况处理能力。 火箭整体设计(shèjì)方面，马忠权说：“多年来火箭外形延续经典，实际上，其(qí)内部的电气、动力、火工等系统和装置已历经三年的迭代升级。”与此同时(yǔcǐtóngshí)，型号团队对箭上关键产品优中选优、加严验收、增加(zēngjiā)测试项目，严格控制火箭技术状态变化。 此外，“长三乙火箭还采用了通用化、系列化、组合化的设计(shèjì)思路，为全(quán)流程研制生产效率提速。”中国运载火箭技术研究院覃艺说。 例如施行“去任务化(huà)”的(de)设计研制模式，即火箭助推器、芯一级、芯二级、芯三级等产品(chǎnpǐn)都实现通用化和组批投产，提高生产效率，缩短履约周期。 再如施行批量生产管理模式，通过系统(xìtǒng)综合试验、火箭总装和出厂测试并行开展，实施滚动出厂发(fā)射，实现(shíxiàn)流水线式柔性作业的运载火箭批生产，达到年生产发射15发火箭的能力水平(shuǐpíng)，更好应对任务需求。 后续探测、采样阶段仍存不确定性(bùquèdìngxìng) 发射任务圆满成功仅仅是(shì)“第一步”。“天问二号任务技术难度大，工程风险高，设计任务周期(zhōuqī)10年左右，后续环节的不确定因素对于这场漫长征程来说是一场持续考验。”多位受访(shòufǎng)专家提到。 天问二号任务共包含发射段、小行星(xiǎoxíngxīng)转移段、小行星接近段、小行星交会段、小行星近距(jìnjù)探测段、小行星采样段、返回等待段、返回转移段、再(zài)入回收段、主带彗星(huìxīng)转移段、主带彗星接近段、主带彗星交会段、主带彗星近距探测段等13个飞行阶段。 在探测阶段，任务难点主要体现在时间周期长，能源需求量大。中国航天科技集团曾福明说，小行星2016HO3距离地球1800万至(wànzhì)4600万公里，主带(zhǔdài)彗星311P距离地球1.5亿至5亿公里，距离地球远，通信(tōngxìn)存在较长延迟。这对能源管理、智能(zhìnéng)控制以及产品的寿命、可靠性等(děng)方面都提出了较高要求。 为应对此挑战(tiǎozhàn)，曾福(céngfú)明说：“本次任务创新性采用大面积圆形柔性太阳翼设计，实现能源供给与轻量化的效果。” 同时，探测器共(gòng)配置11台科学设备，将助力探测器在飞行过程中对小行星和主带彗星(huìxīng)进行光谱测量(guāngpǔcèliáng)、光学成像、空间环境探测等，获取科学数据，为后续采样环节奠定基础。 在采样(cǎiyàng)阶段，难点一方面体现在目标天体的未知特性。基于当前有限观测数据，人类对小行星2016HO3的形态特征，如(rú)形状、具体(jùtǐ)尺寸，表面物理状态，如物质组成等关键信息认知不足。这种不确定性对探测器自主化程度、多类型采样能力(nénglì)要求更高，以(yǐ)应对潜在的样本获取风险。 另一方面，还需要(xūyào)突破弱引力条件下的附着与采样难题。据了解，小行星2016HO3质量较小，几乎处于零重力环境，坚硬表面易造成探测器反弹，松散表面又难以阻止探测器下陷，加之其处于高速(gāosù)自转状态，探测器的控制必须足够精确(jīngquè)。因此，于有限时间内完成采样任务并将样品装进(zhuāngjìn)容器难度(nándù)较大。“针对此，我们在前期已经进行了多次(duōcì)地面验证，但仍然可能面临(miànlín)未知情况。”中国航天科技集团陈春亮说。 在考验中积累宝贵(bǎoguì)经验和科学财富 曾福明表示，天问二号(èrhào)任务(rènwù)面临多重考验，是我国深空探索(tànsuǒ)不断深入的重要实践，从中可以积累宝贵经验，不断对关键技术进行验证和创新。 这也是此次任务(rènwù)的工程目标(mùbiāo)之一——突破弱引力天体表面取样、高精度相对自主导航与控制、小推力转移(zhuǎnyí)轨道设计等一系列关键技术。锚定这一工程目标，天问二号任务在技术创新和科学产出上具有(jùyǒu)显著特点。 一方面创新小天体采样方式，除触碰采样方式外，天问(tiānwèn)二号任务还将根据探测具体情况实施悬停(xuántíng)采样以及附着采样。 另一方面推动智能化航天器(hángtiānqì)发展，针对目标天体(tiāntǐ)特性未知等难题，探测器将采用“边飞边探边决策”的策略，获取目标天体特性信息后，在地面策略指导下(xià)基本自主开展目标天体的精准捕获(bǔhuò)、逐步接近、科学探测和样品采集。 锁定工程目标(mùbiāo)的同时，科学目标亦是此次任务的核心关键(guānjiàn)。天问二号任务工程副总师、中(zhōng)国科学院国家天文台(tiānwéntái)研究员刘建军介绍，小行星是太阳系中一种非常独特的天体，形成于太阳系早期约45亿年前，没有经过类似于地球一样的演化过程，基本保持原有状态，对地球和(hé)太阳系的研究均具有重要意义。 而目标(mùbiāo)小行星2016HO3是在2016年发现的地球第5颗（共7颗）准卫星，非常稀缺(xīquē)，在上百万个小天体中万里挑一，科学家对其(qí)起源也众说纷纭，加上对其形状、构成(gòuchéng)等情况了解甚少，具有很大的研究价值。 “主带彗星311P同样特殊(tèshū)，又称活跃小行星，其轨道(guǐdào)位于主带小行星上，同时具备(jùbèi)彗星喷发的特征，也承载着重要的科学探索意义。”天问二号任务地面应用系统(xìtǒng)总师、中国科学院国家天文台研究员苏彦说。 因此，天问二号探测任务的(de)科学目标聚焦于测定小行星和(hé)主带彗星(huìxīng)的多项物理参数。一是测定小行星和主带彗星的轨道参数、自转参数、形状大小、热辐射特性(tèxìng)等物理参数，开展轨道动力学研究；二是(èrshì)开展小行星和主带彗星的形貌、物质组分、内部结构以及可能(kěnéng)的喷发物等研究；三是开展样品的实验室分析研究，测定样品物理性质、化学与矿物成分，开展小行星和太阳系早期的形成与演化研究。 深空探测道阻且长，航天事业发展任重道远，单忠德(dānzhōngdé)表示，期待天问二号按计划完成各项探测任务，取得更多(duō)原创科学成果，揭开更多宇宙奥秘(àomì)，增进人类认知。■