浩瀚宇宙，人類從未停止探索的腳步。當(dāng)“天問(wèn)一號(hào)”在火星烏托邦平原烙下中國(guó)紅，當(dāng)“祝融號(hào)”車轍揭開(kāi)35億年前火星水活動(dòng)的奧秘，中國(guó)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(cè)器天問(wèn)二號(hào)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(wèn)二號(hào)能否揭曉46億年前的宇宙日記？
從國(guó)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(cè)工程天問(wèn)二號(hào)任務(wù)計(jì)劃5月29日實(shí)施發(fā)射。此次任務(wù)周期長(zhǎng)達(dá)九年半，這也將是中國(guó)航天史上任務(wù)周期最長(zhǎng)的一次。
天問(wèn)二號(hào)探測(cè)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(hào)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(guó)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(yáng)公轉(zhuǎn)的小行星。
2016 HO3這顆小行星極具探索價(jià)值，它極有可能保留著太陽(yáng)系誕生之初的原始信息，堪稱研究太陽(yáng)系早期物質(zhì)組成、形成過(guò)程和演化歷史的 “活化石”，科研價(jià)值極高。
從基本特征來(lái)看，它確實(shí)名副其實(shí)地 “小”，科學(xué)家預(yù)測(cè)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(cè)認(rèn)為其可能來(lái)自月球，這進(jìn)一步凸顯了它的科研價(jià)值。
此次天問(wèn)二號(hào)探測(cè)器將用兩年半左右的時(shí)間，完成對(duì)小行星2016 HO3的伴飛、取樣，并返回地球。從探測(cè)難度來(lái)講，2016 HO3與地球距離較近，這使得地面測(cè)控要求相對(duì)較低，航天器接近它所需的能量也較小，因此對(duì)它進(jìn)行探測(cè)是一項(xiàng) “性價(jià)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(guó)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(jiàn)。后經(jīng)進(jìn)一步細(xì)致觀測(cè)，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(dòng)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(lái)自于太陽(yáng)系邊緣的柯伊伯帶或奧爾特星云，儲(chǔ)存著大量的冰。當(dāng)它們靠近太陽(yáng)時(shí)，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(guò)于靠近太陽(yáng)，陽(yáng)光輻射強(qiáng)，過(guò)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(duì)主帶彗星311P進(jìn)行探測(cè)，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(yáng)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(wèn)二號(hào)”的探測(cè)任務(wù)提供額外的研究?jī)r(jià)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(gè)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(lái)？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(wèn)讓311P成為了行星科學(xué)界的焦點(diǎn)。
天問(wèn)二號(hào)探測(cè)器將開(kāi)啟對(duì)主帶彗星311P的伴飛探測(cè)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(duì)太陽(yáng)系演化認(rèn)知的關(guān)鍵力量 。
▲天問(wèn)二號(hào)轉(zhuǎn)入發(fā)射區(qū)（圖源：我們的太空）
從屈原到火星天問(wèn)如何捕捉火星“皺紋”？
上文提到的“天問(wèn)二號(hào)”，很多人在了解之前可能會(huì)誤以為這是繼“天問(wèn)一號(hào)”之后的第二次火星探測(cè)任務(wù)，但實(shí)際上，“天問(wèn)”是中國(guó)行星探測(cè)任務(wù)的系列命名，并不局限于火星。
2020年7月23日，天問(wèn)一號(hào)成功發(fā)射，開(kāi)啟了中國(guó)首次火星探測(cè)之旅。其名稱源于中國(guó)古代詩(shī)人屈原的長(zhǎng)詩(shī)《天問(wèn)》，彰顯了中華民族對(duì)真理的無(wú)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(hào)”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(kāi)啟了巡視探測(cè)工作。天問(wèn)一號(hào)任務(wù)的成功，不僅標(biāo)志著中國(guó)航天技術(shù)的巨大飛躍，也為人類對(duì)火星的研究開(kāi)辟了新的機(jī)會(huì)。天問(wèn)一號(hào)通過(guò)一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)了“繞、著、巡”三個(gè)目標(biāo)，即環(huán)繞火星探測(cè)、火星表面著陸和巡視探測(cè)，這在世界上尚屬首次。
▲祝融號(hào)火星車模型（圖源：視覺(jué)中國(guó)）
天問(wèn)一號(hào)探測(cè)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(duì)著陸區(qū)分布的凹錐、壁壘撞擊坑、溝槽等典型地貌開(kāi)展了綜合研究，揭示了上述地貌的形成與水活動(dòng)之間存在的重要聯(lián)系。
此外，中國(guó)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(guò)對(duì)祝融號(hào)次表層探測(cè)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(lái)多期次與水活動(dòng)相關(guān)的火表改造過(guò)程。
▲天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器環(huán)繞器與火星合影（圖源：環(huán)球網(wǎng)）
天問(wèn)一號(hào)任務(wù)還實(shí)現(xiàn)了我國(guó)航天發(fā)展史上的6個(gè)首次，包括首次實(shí)現(xiàn)地火轉(zhuǎn)移軌道探測(cè)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(cè)、首次實(shí)現(xiàn)4億公里距離的測(cè)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(guó)航天人的智慧，標(biāo)志著中國(guó)在行星探測(cè)領(lǐng)域跨入世界先進(jìn)行列。
各國(guó)逐夢(mèng)宇宙
中國(guó)如何持續(xù)突破？
在全球深空探測(cè)領(lǐng)域，各國(guó)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(guó)的“阿爾忒彌斯計(jì)劃”致力于重返月球并建立長(zhǎng)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(píng)估NASA的“雙小行星重定向任務(wù)”（DART）的撞擊效果；日本的“隼鳥(niǎo)2號(hào)”成功采集相應(yīng)樣本并返回；俄羅斯計(jì)劃開(kāi)展“月球-25”號(hào)探測(cè)器等任務(wù)，目標(biāo)是建立月球基地。
▲俄羅斯“月球-25”號(hào)探測(cè)器（圖源：視覺(jué)中國(guó)）
中國(guó)航天事業(yè)也在穩(wěn)步推進(jìn)未來(lái)的深空探測(cè)計(jì)劃。國(guó)家航天局系統(tǒng)工程司司長(zhǎng)楊小宇曾在國(guó)新辦舉行的新聞發(fā)布會(huì)上介紹說(shuō)，“在行星探測(cè)方面，未來(lái)我們會(huì)發(fā)射天問(wèn)二號(hào)、天問(wèn)三號(hào)、天問(wèn)四號(hào)。天問(wèn)三號(hào)將進(jìn)行火星采樣返回，就像月球探測(cè)一樣，對(duì)火星的環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，還將發(fā)射天問(wèn)四號(hào)，對(duì)木星和木星的衛(wèi)星進(jìn)行研究，對(duì)木星的空間和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，揭示它的奧秘。”
從天問(wèn)一號(hào)到天問(wèn)二號(hào)，中國(guó)在深空探測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著的成就。天問(wèn)一號(hào)打開(kāi)了中國(guó)火星探索的大門，而天問(wèn)二號(hào)則在小行星和彗星探測(cè)方面實(shí)現(xiàn)了新的突破。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和國(guó)際合作的深化，中國(guó)將在深空探測(cè)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(lái)源：中國(guó)政府網(wǎng)、“央視新聞”微信公眾號(hào)、“我們的太空”微信公眾號(hào)、人民日?qǐng)?bào)、中國(guó)新聞網(wǎng)、中國(guó)日?qǐng)?bào)、中科院之聲、環(huán)球網(wǎng)等
