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(duì)小行星2016HO3进行(jìnxíng)探测、取样并(bìng)返回地球，此后再对主带彗星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 天问二号任务技术难度大，工程(gōngchéng)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(chíxù)考验 文 |《瞭望》新闻周刊记者 贾雯静(jiǎwénjìng) 5月29日1时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技术研究院(yánjiūyuàn)抓总(zǒng)研制的长征三号(chángzhēngsānhào)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。 火箭飞行约18分钟后(hòu)，将中国航天科技集团所属中国空间技术研究院(zhōngguókōngjiānjìshùyánjiūyuàn)抓(zhuā)总研制的天问二号探测器送入地球至小行星2016HO3转移轨道。此后(cǐhòu)，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，为后续深空(shēnkōng)探索跑好关键“第一棒”。 自2020年中国航天日启动(qǐdòng)“天问”系列以来，这一以屈原诗句命名的行星探测工程，赓续中华文明对宇宙奥秘(àomì)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，天问二号再次踏上星际探测征程，主要任务目标是对(duì)小行星2016HO3进行探测、取样并返回地球(dìqiú)，此后再对主带彗星311P开展(kāizhǎn)科学探测。 国家航天局局长单忠德表示，国家航天局牵头实施天问二号任务，推动星际(xīngjì)探测征程接续前进，迈出(màichū)了深空(shēnkōng)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，协同攻关，确保了发射(fāshè)任务圆满成功。 我国在西昌卫星发射中心(xīchāngwèixīngfāshèzhōngxīn)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 5 月 29 日摄） 才扬摄 / 本刊 发射阶段面临三重挑战(tiǎozhàn) 天问二号(èrhào)任务的首道难关在于发射环节。 为顺利完成发射，本次行星探测任务(rènwù)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年获批立项，自1996年首飞成功至今，承担了多个国家重大工程任务，曾(céng)执行(zhíxíng)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(shì)我国(wǒguó)宇航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，但此次任务是长三乙火箭首次执行地球逃逸轨道(guǐdào)发射，面临新(xīn)情况新挑战(tiǎozhàn)。 挑战一：速度(sùdù)要求更快。 魏远明介绍，以往发射地球(dìqiú)轨道范围内的载荷时，火箭分离速度达第一(dìyī)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所需的最小(zuìxiǎo)速度。 此次(cǐcì)任务发射目标并非绕地球旋转的卫星，航天器必须完全脱离地球引力控制进入逃逸轨道，火箭分离时(shí)速度须达到第二宇宙速度，最低要求为(wèi)每秒11.2千米。 “这(zhè)对火箭的运载能力、履约能力等都提出(tíchū)了更高要求。”魏远明说。 挑战(tiǎozhàn)二：精度要求更高。 “小(xiǎo)行星体积小、质量小、引力弱，捕获难度(nándù)大，对火箭入轨精度要求高。”中国运载火箭技术研究院张亦朴说，此次火箭入轨速度达到每秒(měimiǎo)11.2千米的同时(tóngshí)，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的级差。 难点三：发射(fāshè)窗口更窄。 小行星2016HO3运行轨道较为特殊，一方面既像其他小行星一样环绕太阳运行，且公转周期与地球(dìqiú)相近(xiāngjìn)；另一方面(lìngyìfāngmiàn)，其轨道又围绕地球运行。 这种特殊运行(yùnxíng)轨迹使它与地球的相对位置和运动状态较为复杂，只有(zhǐyǒu)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，从而确保探测器能够以更快的速度抵近小行星并实现有效探测。 经过专家团队测算，此次(cǐcì)发射任务的窗口期仅为5月29日到31日连续3天，每天只有4分钟(fēnzhōng)。加之(jiāzhī)目标小行星与地球的相对位置处于变化之中，只有零窗口发射最节省(jiéshěng)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(de)发射任务就“花落”长三乙火箭。为确保其可靠、精准(jīngzhǔn)、准时(zhǔnshí)跑好天问二号任务“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)能力方面，针对长征三号甲系列运载火箭，型号团队于2020年实施运载能力与可靠性(kěkàoxìng)“双提升”工程，完成(wánchéng)了多条技术状态(zhuàngtài)变化的验证工作，确认了箭体结构、增压输送、总装(zǒngzhuāng)总测三大系统(xìtǒng)数十个重点关注项目，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，确保产品顺利完成总装测试。该工程后，长三乙火箭地球(dìqiú)同步转移轨道运载能力提升至5.55吨，与天问二号探测器质量要求更贴合。 确保精确入轨方面，研制团队在采用迭代制导技术的(de)基础上，还运用了末速修正(xiūzhèng)技术，在分离前实时调整火箭的速度、姿态等，确保满足(mǎnzú)入轨精度要求。 不仅如此，研制(yánzhì)人员经过多轮协调，将连续(liánxù)3个发射日每天一套发射轨道程序简化为3天共用一套程序，大大精简了发射流程，提高火箭可靠性和任务适应性(shìyìngxìng)。 火箭(huǒjiàn)测控系统方面(fāngmiàn)，西昌卫星发射中心马忠权介绍，为满足零窗口发射需求，团队对测控设备精度不断进行调校，通过测控火箭外侧的(de)飞行弹道、飞行姿态以及火箭内侧的气压、燃料使用情况、温度等指标(zhǐbiāo)，了解火箭整体飞行状态。 本次测控系统还进行了(le)全自动跟踪改造，借助(jièzhù)AI算法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(hé)应急情况处理能力。 火箭整体设计方面，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(yǐ)历经三年的迭代升级(shēngjí)。”与此同时，型号团队对箭上关键产品优中选优、加严(jiāyán)验收、增加测试项目，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、组合化的设计思路，为全流程研制生产效率提速。”中国运载火箭技术(jìshù)研究院(yánjiūyuàn)覃艺说。 例如施行“去任务化”的设计(shèjì)研制模式，即(jí)火箭助推器、芯一级、芯二级、芯三级等产品都实现通用化和组批投产(tóuchǎn)，提高生产效率，缩短履约周期。 再如施行批量生产管理模式，通过系统综合试验、火箭总装和(hé)出厂测试并行开展，实施滚动出厂发(fā)射，实现流水线(liúshuǐxiàn)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，更好应对任务需求(xūqiú)。 后续探测(tàncè)、采样阶段仍存不确定性 发射任务圆满成功仅仅是“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10年左右(zuǒyòu)，后续环节的不确定因素对于这场(zhèchǎng)漫长征程(zhēngchéng)来说是一场持续考验。”多位受访专家提到。 天问二号任务共(gòng)包含发射段、小行星(xiǎoxíngxīng)转移段、小行星接近(jiējìn)段、小行星交会段、小行星近距探测段、小行星采样(cǎiyàng)段、返回等待段、返回转移段、再入回收段、主带彗星转移段、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(rènwù)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(dìqiú)1800万至4600万公里，主带彗星311P距离地球1.5亿至5亿公里，距离地球远，通信存在较长(jiàozhǎng)延迟。这(zhè)对能源管理、智能(zhìnéng)控制以及产品的寿命、可靠性等方面都提出了较高要求。 为应对此挑战，曾福明说：“本次任务创新性采用(cǎiyòng)大面积圆形柔性太阳翼设计，实现能源供给(gōngjǐ)与轻量化的效果。” 同时，探测器(tàncèqì)共配置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进行(jìnxíng)光谱测量、光学成像、空间(kōngjiān)环境探测等，获取科学数据，为后续采样环节奠定基础。 在采样阶段，难点一方面体现在目标(mùbiāo)天体的未知特性。基于当前有限观测(guāncè)数据(shùjù)，人类对(duì)(duì)小行星2016HO3的形态特征，如形状、具体尺寸，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、多类型采样能力要求更高，以应对潜在的样本获取风险。 另一方面，还(hái)需要突破弱引力条件下的附着与采样(cǎiyàng)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(tàncèqì)(tàncèqì)反弹，松散表面又难以阻止探测器下陷，加之其处于高速自转(zìzhuàn)状态，探测器的控制必须足够精确。因此，于有限时间内完成采样任务并将样品装进容器难度较大。“针对(zhēnduì)此，我们在前期已经进行了多次地面验证，但仍然(réngrán)可能面临未知情况。”中国航天科技集团陈春亮说。 在(zài)考验中积累宝贵经验和科学财富 曾福明表示，天问二号任务面临多重考验，是(shì)我国深空探索不断深入的重要实践，从中可以积累宝贵(bǎoguì)经验，不断对关键技术(guānjiànjìshù)进行验证和创新。 这也是此次(cǐcì)任务的工程目标之一——突破(tūpò)弱引力天体表面取样、高精度相对自主导航与控制、小(xiǎo)推力转移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(zài)技术创新和科学产出上具有显著特点。 一方面创新小天体采样(cǎiyàng)方式，除触碰采样方式外，天问二号任务还将根据探测(tàncè)具体情况实施悬停采样以及附着采样。 另一方面推动智能化航天器发展，针对目标(mùbiāo)天体特性(tèxìng)未知(wèizhī)等难题(nántí)，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，在地面策略指导下基本自主开展目标天体的精准捕获、逐步接近、科学探测和样品采集。 锁定工程目标的(de)同时，科学目标亦是此次任务的核心关键。天问二号任务工程副总师、中国科学院国家天文台研究员刘建军介绍，小行星(xiǎoxíngxīng)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(yìnián)前，没有经过(jīngguò)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(ér)目标小行星2016HO3是在2016年发现(fāxiàn)的地球(dìqiú)第5颗（共7颗）准卫星，非常稀缺，在上百万个小天体中万里挑一，科学家对其起源(qǐyuán)也众说纷纭，加上对其形状、构成等情况了解甚少，具有很大的研究价值。 “主带彗星311P同样(tóngyàng)特殊，又称活跃小行星，其轨道位于主带小行星上，同时具备彗星喷发的特征，也承载(chéngzài)着重要的科学探索(tànsuǒ)意义。”天问二号任务地面(dìmiàn)应用系统总师、中国科学院国家天文台研究员苏彦说。 因此，天问二号(èrhào)探测任务的科学目标聚焦于测定小行星(xiǎoxíngxīng)和主带彗星的多项物理参数(cānshù)。一是测定小行星和主带彗星的轨道(guǐdào)参数、自转参数、形状大小、热辐射特性等物理参数，开展(kāizhǎn)轨道动力学研究；二是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(zǎoqī)的形成与演化研究。 深空探测道阻且长，航天事业发展(fāzhǎn)任重道远，单忠德表示，期待天问二号按计划完成各项探测任务，取得更(gèng)多原创科学成果，揭开更多宇宙(yǔzhòu)奥秘，增进人类认知。■