近日，中國行星探測工程天問(wèn)二號任務(wù)探測器運抵西昌衛星發(fā)射中心，計劃于今年上半年實(shí)施發(fā)射。按照計劃，天問(wèn)二號任務(wù)將通過(guò)一次發(fā)射，實(shí)施小行星2016HO3伴飛、取樣、返回和主帶彗星311P伴飛探測等多項任務(wù)。
繼天問(wèn)一號探索火星之后，天問(wèn)二號為何選擇小行星作為新目的地？未來(lái)，它又會(huì )帶回宇宙中怎樣的秘密？
從“準衛星”中研究太陽(yáng)系歷史
2016HO3小行星的名字聽(tīng)起來(lái)有些“冷冰冰”，但它的背后有一段有趣的發(fā)現故事。
2016年，美國夏威夷的泛星計劃巡天望遠鏡首次在浩瀚星空中捕捉到了它的蹤跡，這顆小行星也由此得名——2016代表發(fā)現的年份，HO3則表示小行星在4月下旬被發(fā)現的順序編號。后來(lái)，這顆小行星還被賦予了一個(gè)浪漫的夏威夷語(yǔ)名字：Kamo'oalewa，意為“振蕩的天體碎片”。
2016HO3的“昵稱(chēng)”形象地描繪了它在太空中的運動(dòng)軌跡——小行星繞著(zhù)太陽(yáng)公轉，軌道參數與地球幾乎相同，始終與地球保持著(zhù)軌道共振——一會(huì )兒被地球“推開(kāi)”，距離地球的距離達到4000萬(wàn)公里，一會(huì )兒又加速追趕地球，兩者的距離縮近至1400萬(wàn)公里——看上去就像一個(gè)調皮的影子，一直在地球附近“游蕩”，這種狀態(tài)已經(jīng)穩定持續了1個(gè)多世紀。
2016HO3繞太陽(yáng)公轉周期為365.4天，與地球的365.25天幾乎完全同步。對于這類(lèi)與地球一起繞著(zhù)太陽(yáng)公轉的小行星，科學(xué)家將其稱(chēng)之為“準衛星”。目前，地球附近的準衛星有5顆，其中2016HO3距離地球最近、運行最穩定。
天問(wèn)二號為何選擇2016HO3？據專(zhuān)家介紹，這類(lèi)小行星保留著(zhù)太陽(yáng)系誕生之初的原始信息，是研究太陽(yáng)系早期物質(zhì)組成、形成過(guò)程和演化歷史的“活化石”，具有極高科研價(jià)值。也有科學(xué)家推測，這顆直徑約40—100米的天體，可能是某次遠古撞擊事件的拋射物，甚至可能與地球和月球存在“親戚關(guān)系”。
為此，天問(wèn)二號計劃對2016HO3進(jìn)行伴飛、測繪、遙感、采樣，獲取其熱輻射狀態(tài)、表面特征、密度、成分等信息。其研究結果有可能回答準衛星的起源以及軌道演化歷史和未來(lái)趨勢等科學(xué)問(wèn)題，并為小行星乃至太陽(yáng)系的形成和演化過(guò)程提供科學(xué)依據。
探測“主帶彗星”求解小天體奧秘
天問(wèn)二號的另一個(gè)探測對象是主帶彗星311P，它于2013年被美國科學(xué)家探測發(fā)現。一開(kāi)始，科學(xué)家在火星和木星之間的小行星帶發(fā)現了它，起初以為只是一顆普通的小行星，但經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的細致觀(guān)測發(fā)現，它不僅擁有小行星的穩定軌道，還長(cháng)著(zhù)六條“尾巴”——彗尾，就像孔雀開(kāi)屏一樣。
傳統理論認為，彗星一般來(lái)自太陽(yáng)系邊緣，包含著(zhù)大量的冰物質(zhì)。當彗星靠近太陽(yáng)時(shí)，內部冰物質(zhì)受熱蒸發(fā)，帶出塵埃，形成壯麗的彗尾。311P雖然“長(cháng)”著(zhù)彗尾，卻“定居”在小行星帶，這里過(guò)于靠近太陽(yáng)，陽(yáng)光輻射強，被普遍認為難以保留水冰等揮發(fā)性物質(zhì)。換句話(huà)說(shuō)，311P打破了小行星和彗星的傳統界限。
對于這類(lèi)寄居于小行星帶的“叛逆者”，科學(xué)家把它們叫作“主帶彗星”，它們并不是傳統意義上的彗星，但又具備了彗星的一些特征?？茖W(xué)研究表明，311P的“尾巴”可能是因為自轉加速或受到撞擊，導致表面或內部的物質(zhì)被拋射出來(lái)形成的。
專(zhuān)家表示，對主帶彗星311P進(jìn)行探測，有助于了解小天體的物質(zhì)組成、結構以及演化機制，填補太陽(yáng)系小天體研究領(lǐng)域的空白。此外，311P的直徑大約有480米，有觀(guān)測結果顯示，它可能還有一顆衛星。如果屬實(shí)，311P便是少有的“雙小行星”系統。天問(wèn)二號屆時(shí)將通過(guò)近距離探測，提供更直接的數據，解開(kāi)311P的更多奧秘。
天問(wèn)三號將尋找火星生命痕跡
深空探測是全球科技競爭的制高點(diǎn)。2021年，天問(wèn)一號成功落火，中國通過(guò)一次發(fā)射，實(shí)現火星環(huán)繞、著(zhù)陸、巡視探測三大任務(wù)，在世界航天史上尚屬首次。陸續取得的科學(xué)成果，豐富了人類(lèi)對火星演化歷史、環(huán)境變化規律、火星表面典型地形地貌成因等的認知。從月球到行星及小行星探測，中國深空探測正在走向更遠、更深的新階段，不斷推動(dòng)著(zhù)人類(lèi)對太陽(yáng)系和宇宙的理解和探索。
根據計劃，在今年發(fā)射天問(wèn)二號之后，中國還將在2028年前后及2030年前后陸續發(fā)射天問(wèn)三號和天問(wèn)四號。其中天問(wèn)三號作為中國第二次火星探測任務(wù)，確立生命痕跡探尋為第一科學(xué)目標，將突破火面采樣、火面起飛上升、環(huán)火交會(huì )和行星保護等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現火星樣品返回地球。天問(wèn)四號則將對木星和木星的衛星進(jìn)行研究，對木星空間和內部結構進(jìn)行探測。
天問(wèn)三號總設計師劉繼忠表示，天問(wèn)三號任務(wù)將開(kāi)展國際載荷合作、樣品和數據共享、未來(lái)規劃共同研究等三方面國際合作。中國將聯(lián)合各國或科研機構開(kāi)展火星科研站的使命與任務(wù)定義、需求分析、概念研究、實(shí)施方案設計、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等，共建火星家園。
國家航天局副局長(cháng)卞志剛此前表示，天問(wèn)三號和天問(wèn)四號任務(wù)正在加緊關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，細化論證實(shí)施方案。中國還將加快推進(jìn)深空探測國際合作，擴大中國太空“朋友圈”，組織全球科學(xué)家共同研究月壤及小行星、火星樣本，未來(lái)還將有更多國家和國際組織參與月球科研站建設。劉 峣
