天問二號任務長達十年,將對兩個太陽系小天體進行探測。全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩表示,天問二號任務最大特點在於任務目標多樣,通過一次發射任務實現小行星2016HO3和主帶彗星311P兩個不同目標的「多目標、多任務、多模式」探測。要實現「一次發射、兩類探測目標、三種探測模式(伴飛、採樣、返回)」,天問二號的任務複雜度遠超以往深空探測,是一條人類探索宇宙的全新路徑。
任務長達10年 創新軌道設計
小行星2016HO3和主帶彗星311P表面引力很小,人們對它們特性了解不多。龐之浩表示,為此要突破高精度相對自主導航與控制、適應不同目標特性的微重力環境多方式採樣、長時間小推力轉移軌道設計與控制、輕小型超高速再入返回等核心關鍵技術,以滿足小行星微引力、不確定環境下的近距離伴飛探測和懸停、觸碰採樣需求。
天問二號任務將長達十年,在軌道設計方面,科研人員不斷創新。龐之浩表示,為了節省能量,小行星2016HO3採樣返回任務採用「霍曼轉移軌道+微引力伴飛+小推力連續轉移+地球再入」的軌道設計;主帶彗星311P探測任務需採用「地球借力+小推力連續轉移+微引力伴飛」的軌道設計。
專家認為,由於小行星2016HO3的形狀和自轉狀態等因素,天問二號對小行星2016HO3的採樣難度將遠超日本、美國探測的龍宮、貝努等慢速自轉小行星。為此,天問二號與日本和美國小行星探測器採用「接觸即離」的短時觸碰採樣方式不同,為了較好地適應小行星2016HO3地形等不確定性,以及表面不同大小的碎石粒徑分布特性,天問二號除了觸碰採樣方式外,還具備懸停、附着採樣模式,以實現不同目標特性條件下的可靠採樣。
安全高效地將小行星樣品護送回地球,也是天問二號任務的一大難點。龐之浩指出,天問二號返回艙再入地球大氣層時將採用無控彈道再入,這對分離精度、質量分布和氣動特性提出了極高要求。其使用的不僅有化學推進系統,還採用了高效的離子電推進系統,以長期深空飛行的小推力連續轉移,這在中國空間探測器上是首次使用,具有較大挑戰。\大公報記者劉凝哲
