參觀者在貴州畢節(jié)舉行的“星耀中國科創(chuàng)未來”系列展覽中體驗(yàn)天文望遠(yuǎn)鏡。高琦攝（人民視覺）
近日，中國行星探測工程天問二號(hào)任務(wù)探測器運(yùn)抵西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，計(jì)劃于今年上半年實(shí)施發(fā)射。按照計(jì)劃，天問二號(hào)任務(wù)將通過一次發(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(xiàng)任務(wù)。
繼天問一號(hào)探索火星之后，天問二號(hào)為何選擇小行星作為新目的地？未來，它又會(huì)帶回宇宙中怎樣的秘密？
從“準(zhǔn)衛(wèi)星”中研究太陽系歷史
2016HO3小行星的名字聽起來有些“冷冰冰”，但它的背后有一段有趣的發(fā)現(xiàn)故事。
2016年，美國夏威夷的泛星計(jì)劃巡天望遠(yuǎn)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(xiàn)的年份，HO3則表示小行星在4月下旬被發(fā)現(xiàn)的順序編號(hào)。后來，這顆小行星還被賦予了一個(gè)浪漫的夏威夷語名字：Kamo'oalewa，意為“振蕩的天體碎片”。
2016HO3的“昵稱”形象地描繪了它在太空中的運(yùn)動(dòng)軌跡——小行星繞著太陽公轉(zhuǎn)，軌道參數(shù)與地球幾乎相同，始終與地球保持著軌道共振——一會(huì)兒被地球“推開”，距離地球的距離達(dá)到4000萬公里，一會(huì)兒又加速追趕地球，兩者的距離縮近至1400萬公里——看上去就像一個(gè)調(diào)皮的影子，一直在地球附近“游蕩”，這種狀態(tài)已經(jīng)穩(wěn)定持續(xù)了1個(gè)多世紀(jì)。
2016HO3繞太陽公轉(zhuǎn)周期為365.4天，與地球的365.25天幾乎完全同步。對于這類與地球一起繞著太陽公轉(zhuǎn)的小行星，科學(xué)家將其稱之為“準(zhǔn)衛(wèi)星”。目前，地球附近的準(zhǔn)衛(wèi)星有5顆，其中2016HO3距離地球最近、運(yùn)行最穩(wěn)定。
天問二號(hào)為何選擇2016HO3？據(jù)專家介紹，這類小行星保留著太陽系誕生之初的原始信息，是研究太陽系早期物質(zhì)組成、形成過程和演化歷史的“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(yuǎn)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，天問二號(hào)計(jì)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(jié)果有可能回答準(zhǔn)衛(wèi)星的起源以及軌道演化歷史和未來趨勢等科學(xué)問題，并為小行星乃至太陽系的形成和演化過程提供科學(xué)依據(jù)。
探測“主帶彗星”求解小天體奧秘
天問二號(hào)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(xiàn)。一開始，科學(xué)家在火星和木星之間的小行星帶發(fā)現(xiàn)了它，起初以為只是一顆普通的小行星，但經(jīng)過進(jìn)一步的細(xì)致觀測發(fā)現(xiàn)，它不僅擁有小行星的穩(wěn)定軌道，還長著六條“尾巴”——彗尾，就像孔雀開屏一樣。
傳統(tǒng)理論認(rèn)為，彗星一般來自太陽系邊緣，包含著大量的冰物質(zhì)。當(dāng)彗星靠近太陽時(shí)，內(nèi)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”著彗尾，卻“定居”在小行星帶，這里過于靠近太陽，陽光輻射強(qiáng)，被普遍認(rèn)為難以保留水冰等揮發(fā)性物質(zhì)。換句話說，311P打破了小行星和彗星的傳統(tǒng)界限。
對于這類寄居于小行星帶的“叛逆者”，科學(xué)家把它們叫作“主帶彗星”，它們并不是傳統(tǒng)意義上的彗星，但又具備了彗星的一些特征。科學(xué)研究表明，311P的“尾巴”可能是因?yàn)樽赞D(zhuǎn)加速或受到撞擊，導(dǎo)致表面或內(nèi)部的物質(zhì)被拋射出來形成的。
專家表示，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(jié)構(gòu)以及演化機(jī)制，填補(bǔ)太陽系小天體研究領(lǐng)域的空白。此外，311P的直徑大約有480米，有觀測結(jié)果顯示，它可能還有一顆衛(wèi)星。如果屬實(shí)，311P便是少有的“雙小行星”系統(tǒng)。天問二號(hào)屆時(shí)將通過近距離探測，提供更直接的數(shù)據(jù)，解開311P的更多奧秘。
天問三號(hào)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，天問一號(hào)成功落火，中國通過一次發(fā)射，實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸、巡視探測三大任務(wù)，在世界航天史上尚屬首次。陸續(xù)取得的科學(xué)成果，豐富了人類對火星演化歷史、環(huán)境變化規(guī)律、火星表面典型地形地貌成因等的認(rèn)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(yuǎn)、更深的新階段，不斷推動(dòng)著人類對太陽系和宇宙的理解和探索。
根據(jù)計(jì)劃，在今年發(fā)射天問二號(hào)之后，中國還將在2028年前后及2030年前后陸續(xù)發(fā)射天問三號(hào)和天問四號(hào)。其中天問三號(hào)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(biāo)，將突破火面采樣、火面起飛上升、環(huán)火交會(huì)和行星保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)火星樣品返回地球。天問四號(hào)則將對木星和木星的衛(wèi)星進(jìn)行研究，對木星空間和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測。
天問三號(hào)總設(shè)計(jì)師劉繼忠表示，天問三號(hào)任務(wù)將開展國際載荷合作、樣品和數(shù)據(jù)共享、未來規(guī)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(jī)構(gòu)開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(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等，共建火星家園。
國家航天局副局長卞志剛此前表示，天問三號(hào)和天問四號(hào)任務(wù)正在加緊關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，細(xì)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(kuò)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，未來還將有更多國家和國際組織參與月球科研站建設(shè)。
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