军装梦圆，92岁老兵重拾青春记忆

天问二号(èrhào)主要任务目标是对小行星2016HO3进行探测(tàncè)、取样并返回地球，此后再对主带彗星311P开展科学探测。这是我国(wǒguó)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(tiānwèn)二号任务技术难度大，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(yīnsù)对于这场漫长征程来说是一场持续考验 文 |《瞭望(liàowàng)》新闻周刊记者 贾雯静 5月29日(rì)1时31分，辉光照亮夜空。由(yóu)中国航天科技集团(zhōngguóhángtiānkējìjítuán)所属中国运载火箭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。 火箭飞行约(yuē)18分钟后，将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(cǐhòu)，探测器太阳翼正常展开，发射任务取得圆满成功，标志(biāozhì)着我国天问二号探测任务顺利启程，为后续深空探索跑好关键“第一棒”。 自2020年中国航天日(rì)启动“天问”系列以来(yǐlái)，这一以(zhèyīyǐ)屈原诗句命名的行星探测工程，赓续中华文明对宇宙奥秘的追问。目前，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(tàncè)征程(zhēngchéng)，主要任务目标是对小行星2016HO3进行探测、取样并返回地球，此后再对主带彗星311P开展科学(kēxué)探测。 国家航天局(guójiāhángtiānjú)局长单忠德表示，国家航天局牵头实施天问(tiānwèn)二号任务(rènwù)，推动(tuīdòng)星际探测征程接续前进，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乙(yǐ)运载火箭，成功将(jiāng)行星探测工程天问(tiānwèn)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(miànlín)三重挑战 天问二号任务的(de)首道难关在于发射环节。 为顺利完成发射，本次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(yùnzàihuǒjiàn)三兄弟中“力气(lìqì)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(chéngdān)了多个国家重大工程任务，曾执行过嫦娥(chángé)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(wèiyuǎnmíng)表示，虽然已经执行了百余次发射(fāshè)任务，但此次任务是长三乙火箭首次执行地球逃逸(táoyì)轨道发射，面临新情况新挑战。 挑战一：速度要求(yāoqiú)更快。 魏远明介绍，以往发射地球(dìqiú)轨道范围内(nèi)的载荷时，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(shì)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速度。 此次任务发射(fāshè)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(guǐdào)，火箭分离时速度须达到第二宇宙速度，最低(zuìdī)要求为每秒11.2千米。 “这对火箭的(de)运载能力、履约能力等都提出了更高要求(yāoqiú)。”魏远明说。 挑战二(èr)：精度要求更高。 “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说，此次火箭入轨速度达到每秒11.2千米的(de)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：发射窗口更窄(gèngzhǎi)。 小行星2016HO3运行轨道较为特殊(tèshū)，一方面既像其他(qítā)小行星一样环绕(huánrào)太阳运行，且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(tàncèqì)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(kuài)的速度抵近小行星并实现有效探测。 经过专家团队测算，此次发射任务的窗口期仅为(jǐnwèi)5月29日到31日连续(liánxù)3天，每天只有(zhǐyǒu)4分钟(fēnzhōng)。加之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燃料，给型号团队带来了更大的挑战。 多方协同(xiétóng)、技术迭代　确保发射“万无一失” 早在2018年，天问二号的发射(fāshè)任务就“花落”长三乙火箭。为确保(quèbǎo)其可靠、精准、准时跑好天问二号任务“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(wànwúyīshī)”。 提高运载能力方面，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“双提升”工程，完成了(le)(le)多条技术状态变化的验证工作，确认了箭体结构、增压(zēngyā)输送、总装总测(zǒngcè)三大系统数十个重点关注项目，并对总装全过程状态从严要求(yāoqiú)，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(cèshì)。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，与天问二号探测器质量要求更贴合。 确保(quèbǎo)精确入轨方面，研制团队在采用迭代制导技术的基础上，还运用了末速修正技术，在分离前实时调整火箭的速度(sùdù)、姿态等，确保满足入轨精度(jīngdù)要求。 不仅如此，研制人员(rényuán)经过多轮(duōlún)协调，将(jiāng)连续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。 火箭测控系统方面，西昌卫星发射中心马忠权介绍，为(wèi)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(dàndào)、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(cèkòng)系统还进行了(le)全自动跟踪改造，借助AI算法让测控系统自动进行跟踪捕获，减轻操作手压力，提高跟踪性能和应急情况处理(chǔlǐ)能力。 火箭整体设计方面，马忠权说：“多年来火箭外形(wàixíng)延续经典，实际上，其内部的(de)电气、动力、火工等系统和装置已历经三年(sānnián)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(wèi)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(shīxíng)“去(qù)任务(rènwù)化”的设计研制模式，即火箭助推器、芯一级、芯二级、芯三级等产品都实现通用化和组批投产，提高生产效率，缩短履约周期。 再如施行批(pī)量生产管理模式(shì)，通过系统综合试验、火箭(huǒjiàn)总装和出厂测试并行开展，实施滚动出厂发(fā)射，实现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，更好应对任务需求。 后续探测、采样阶段仍存(réngcún)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(fēngxiǎn)高，设计任务周期10年左右，后续环节的(de)不确定因素对于这场漫长征程来说是一场持续(chíxù)考验。”多位受访专家提到。 天问二号任务共包含发射段(duàn)、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(jiēduàn)，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4600万公里，主带(zhǔdài)彗星311P距离地球1.5亿(yì)至5亿公里，距离地球远，通信存在较长延迟。这(zhè)对能源管理、智能控制以及产品的寿命(shòumìng)、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(běncì)任务创新性采用大面积圆形(yuánxíng)柔性太阳翼设计，实现能源供给与轻量化的效果。” 同时，探测器共配置11台科学设备(shèbèi)，将(jiāng)助力探测器在飞行过程中对小行星和主带彗星进行光谱测量、光学成像、空间环境探测等，获取科学数据(shùjù)，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天体的(de)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，如形状、具体尺寸，表面(biǎomiàn)物理状态，如物质组成等关键信息认知不足(bùzú)。这种不确定性对探测器(tàncèqì)自主化程度、多类型采样能力要求更高，以(yǐ)应对潜在的样本获取风险。 另一方面，还需要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(nányǐ)阻止探测器下陷，加之其(qí)处于高速自转状态，探测器的控制必须足够精确。因此，于有限(yǒuxiàn)时间内完成采样任务并将样品装进容器难度(nándù)较大(jiàodà)。“针对此，我们在前期已经进行了多次地面验证，但(dàn)仍然可能面临未知情况。”中国航天科技集团陈春亮说(shuō)。 在考验中积累宝贵经验和科学财富(cáifù) 曾福明(céngfúmíng)表示，天问二号任务面临多重考验，是我国(wǒguó)深空探索不断深入的重要实践(shíjiàn)，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(yě)是此次任务的工程目标之一——突破弱引力天体表面取样、高精度相对自主(zìzhǔ)导航与控制、小推力转移轨道设计(shèjì)等一系列关键技术。锚定(máodìng)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，天问二号任务还将根据探测具体情况实施(shíshī)悬停采样以及附着(fùzhuó)采样。 另一方面推动智能化航天器发展(fāzhǎn)，针对目标天体特性未知等难题，探测器将采用“边飞边探边决策”的策略(cèlüè)，获取目标天体特性信息后(hòu)，在地面策略指导下(xià)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。 锁定工程目标的同时，科学目标亦是此次(cǐcì)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(yánjiū)员(yánjiūyuán)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(lèisì)于地球(dìqiú)一样的演化过程，基本保持原有状态，对地球和太阳系的研究均具有重要意义。 而目标小行星2016HO3是在2016年(nián)发现的地球(dìqiú)第5颗（共7颗）准卫星，非常(fēicháng)稀缺，在上百万个小天体中万里挑一，科学家(kēxuéjiā)对其起源也众说纷纭，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同样特殊，又称活跃小行星，其轨道(guǐdào)位于主带小行星上，同时具备彗星喷发的特征，也(yě)承载着重要(zhòngyào)的科学探索意义。”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，天问二号探测任务的科学目标聚焦于测定小行星(xiǎoxíngxīng)(xiǎoxíngxīng)和主带(zhǔdài)彗星的多项物理参数。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(kuàngwù)成分，开展小行星和太阳系早期的形成与演化(yǎnhuà)研究。 深空(shēnkōng)探测道阻且长，航天事业发展任重道远，单忠德表示，期待天问(tiānwèn)二号按计划(ànjìhuà)完成各项探测任务，取得更多原创科学成果，揭开更多宇宙奥秘，增进人类认知。■