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中国要去小天体还要去太阳系边际

发稿时间:2021-04-27 06:03:00 来源:中国青年报 作者:邱晨辉 中国青年网

  4月24日是第6个中国航天日,你知道我国有哪些航天装备吗?你知道航天装备又是如何诞生的吗?中国航天科工集团第四研究院、中国青年报社教育科学部联合推出200秒短视频《中国航天日特别致敬!锻造国之重器的那些事那些人》。

  小天体探测任务已进入工程研制阶段、太阳系边际探测工程论证工作已经启动……4月24日,中外航天界“最强大脑”相聚中国航天大会主论坛,围绕航天领域热点、难点,展开头脑风暴,引起业内人士和社会公众关注。

  小天体探测:国际深空探测的新热点

  截至目前,我国已成功实现嫦娥四号、嫦娥五号等月球与深空探测任务。未来中国还将实施探月工程四期,小天体探测、火星采样返回、木星系探测等行星探测重大工程,与此同时太阳系边际探测等任务已在论证之中。

  “这其中,小天体探测任务是行星探测重大工程的标志性项目,也是我国航天强国建设征程的标志性任务。”中国科学院院士、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建说。

  据他透露,我国小天体探测器方案的探测目标,是一颗地球共轨天体2016HO3以及小行星带中的主带彗星311P。

  所谓小行星,是指太阳系内类似行星环绕太阳运动,但体积和质量比行星小很多的天体;彗星是指进入太阳系内,亮度和形状随日距变化而变化的绕日运动天体。

  叶培建介绍,上世纪90年代前,世界各国对小天体的探测均为飞越探测。此后,全球共实施9次小天体探测任务,其中美国6次、欧空局1次、日本2次;小行星6次、彗星3次。

  最近的一个动态是:美国“欧西里斯”探测器计划今年5月踏上返回地球的旅程。该探测器于2016年9月9日发射,2018年12月到达小行星“贝努”。近距探测1年后,“欧西里斯”探测器开展了一次“触碰采样”,确认采集到样品,计划2023年9月抵达地球。

  小天体保存着太阳系形成演化的原始信息,是研究太阳系起源的活化石,也是目前国际深空探测的热点、行星科学研究的前沿。在叶培建看来,实施小天体探测,在“开辟新疆域、揭示生命起源、推动技术进步、开发天然资源、保护地球安全”方面意义重大,影响深远。

  地球在演化过程中,曾多次被小行星撞击,每次都带来灾难。在叶培建看来,小行星探测技术成熟后,我国就有能力在小行星飞临地球时,对其加以控制。

  在4月24日中国航天日主场活动开幕式上,国家航天局局长张克俭也提到了小行星防御。他说:“站在新的历史起点,中国航天将论证实施探月工程四期、行星探测工程、建设国际月球科研站和近地小行星防御系统,拉开新时代探索九天的新序章。”

  当然,小行星探测难度非常大。叶培建从4个方面进行了分析:一是目标特性不确定性大,附着与采样机构需适应性强;二是小行星交会、下降、附着、取样过程,需要高精度全自主导航控制;三是超高速再入返回,需研制新气动外形和防热材料;四是要模拟小天体表面特性,确保地面验证充分。

  “每一个新的任务都会面对巨大的挑战,挑战越大,进步越大。”叶培建说。

  太阳系边际探测工程论证已启动

  主论坛上,中国科学院院士、中国科学院国家空间科学中心主任王赤透露,我国已经启动太阳系边际探测工程论证工作。对太阳系边际探测的科学背景、关键科学问题和探测科学目标做深入分析,旨在揭示日球层物理、太阳系演化、恒星际物理等重大科学问题。

  当天,王赤作了题为《太阳系边际探测关键科学问题》的报告。他说,天体在宇宙中运动时,迎着星际风方向的位置好比“鼻尖”,顺着星际风方向的位置就是“尾部”,抓住天体运动中的这两处特殊区,就能以点带线、以线代面,抓住深空探测的“骨架”,对天体的三维特性开展研究。

  按计划,太阳系边际探测工程将实现无人区探索、日球层全貌、大行星掠影、太阳系考古四大科学目标。其中,大行星掠影将重点解释行星空间天气特征,木星及其卫星是“鼻尖”方向,木星、海王星及其卫星则是“尾区”方向。

  “我国正从航天大国向航天强国迈进,月球探测和深空探测需要科学和技术的双轮驱动。”王赤表示,中科院每两年对公众征集研究项目,如果项目观点成熟、经济可承受、技术可行,中科院可以支持开展先导研究,希望更多的科研工作者、航天爱好者参与进来,集众人之力探索宇宙未知。

  “空天航班”距离我们有多远?

  在中国航天大会主论坛上,中国工程院院士、中国航天科工集团副总经理魏毅寅提出,21世纪以来航空航天技术的快速发展,掀起了空天飞行研究热潮,将推动实现革命性的空天航班、全球快速运输等工程应用。

  何谓空天飞行器?魏毅寅解释,空天飞行器是能够在稠密大气、临近空间、轨道空间往返飞行的重复使用航天运输系统,将助力人类实现自由进出和高效利用太空,按动力形式可分为火箭动力和组合动力两大类。

  和人们熟悉的火箭相比,空天飞行器有何不同?魏毅寅总结四大优势:空天飞行器的优势体现在“廉价”,重复使用降低发射成本,高比冲提高运载效率;“安全”,无抛射物,自主应急返航,应急着陆范围大大增加;“便捷”,机场水平起降实现快速响应,地面总装、维护保障更加灵活;“机动”,临近空间机动飞行拓展发射窗口,升力式再入返回提高着陆机会。

  他说,鉴于火箭动力航天运输系统在发射灵活性、使用便捷性、准备周期等方面还有待提升,美欧也在同步推动组合动力的水平起降空天飞行器发展。

  当然,空天飞行面临的技术挑战也很多。魏毅寅举例:以什么动力形式实现从地面到轨道空间的全域高效飞行,以什么结构满足结构轻量化与耐高温热防护,以什么气动外形适应0-25马赫全速域飞行等等,这些都是发展空天飞行器需要解决的关键问题。他说,沿着“从攻克基础机理到突破技术体系,再到空天航班工程应用”这条发展路径,一步一难关。在陆续完成宽域飞行技术验证和临近空间宽域飞行试验后,才能形成空天运输能力。

  展望未来,魏毅寅认为,加快推动空天飞行器技术发展,人类实现自由进入太空、建设太空信息港和地外天体基地的梦想便不再遥远。

  中青报·中青网记者 邱晨辉 来源:中国青年报

原标题:中国要去小天体还要去太阳系边际
责任编辑:高秀木
 
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