中國小行星探測工程“天問二號(hào)”探測器即將出發(fā),前往“2016 HO3”伴飛、取樣、返回,并進(jìn)行拓展任務(wù)——伴飛探測主帶彗星311P。有人說,這兩個(gè)目標(biāo)天體都是美國發(fā)現(xiàn)了,現(xiàn)在是不是相當(dāng)于“美國負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn),我們負(fù)責(zé)探測”?
實(shí)際上,這話說對(duì)了一點(diǎn)點(diǎn),但是情況并非如此。我們知道2016 HO3由美國夏威夷泛星計(jì)劃望遠(yuǎn)鏡于2016年4月27日發(fā)現(xiàn)的,主帶彗星 311P是美國泛星計(jì)劃望遠(yuǎn)鏡2013 年 8 月 27 是在火星與木星軌道之間的主小行星帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的。
但是,根據(jù)現(xiàn)行規(guī)定,誰發(fā)現(xiàn)了宇宙天體,并不意味著完全擁有命名權(quán),也不可以禁止他國探測。發(fā)現(xiàn)宇宙天體并不意味著完全擁有命名權(quán),也不可以禁止他國探測。
在國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)成立之前,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)天體后可較隨意地命名。但1919年國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)成立后,成為全球天文學(xué)家認(rèn)可的為天體命名的主要機(jī)構(gòu),制定了行星地名命名等規(guī)范文件,發(fā)現(xiàn)者享有完全命名權(quán)的時(shí)代結(jié)束。
如今,任何人都可以向國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)提交符合規(guī)范的新天體的地名,但審核權(quán)在國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)下屬的相關(guān)組織。
宇宙中的天體屬于全人類共同的探索和研究對(duì)象,不受任何個(gè)人或國家的獨(dú)占。根據(jù)國際法和國際慣例,各國都有權(quán)利進(jìn)行天文觀測和太空探索活動(dòng),只要其活動(dòng)符合國際法,如《外層空間條約》等相關(guān)規(guī)定,不損害其他國家的利益,不將天體據(jù)為己有,就可以對(duì)任何天體進(jìn)行探測。
我國行星探測工程天問二號(hào)任務(wù)選擇2016HO3和主帶彗星311P的原因很簡單:一是具有重要科研價(jià)值;二是相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。
小行星探測任務(wù)是我們實(shí)現(xiàn)了探月工程的“繞、落、回”之后,并在“天問一號(hào)”探索火星的基礎(chǔ)上,進(jìn)行的行星探測重大標(biāo)志性項(xiàng)目,也是我們邁入航天強(qiáng)國大門的里程碑事件。
選擇2016HO3小行星主要是因?yàn)槠涫堑厍虻摹吧衩匚璋椤保滠壍捞匦裕üD(zhuǎn)周期與地球接近,半長軸約1.001天文單位)使其成為地球的“準(zhǔn)衛(wèi)星”,即在太陽引力主導(dǎo)下與地球保持長期穩(wěn)定共振軌道,最近距離僅521萬公里,未來幾百年內(nèi)不會(huì)脫離這一狀態(tài)。
清華大學(xué)寶音課題組通過動(dòng)力學(xué)模擬和撞擊坑數(shù)據(jù)分析,首次提出2016 HO3可能源自38萬年前月球背面的布魯諾撞擊坑,且其軌道演化路徑與月球逃逸碎片高度吻合。美國科學(xué)家通過光譜分析發(fā)現(xiàn)其成分與月球巖石高度相似,推測其可能源于月球撞擊事件,但未深入驗(yàn)證。
天問二號(hào)的采樣返回任務(wù)將直接檢驗(yàn)這一假說,揭示地月系統(tǒng)早期演化歷史。另外,2016 HO3是太陽系“活化石”,其形成于46億年前,可能保留了太陽系原始星云的成分信息,研究其物質(zhì)組成(如硅酸鹽、金屬成分)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有助于追溯太陽系形成初期的物質(zhì)分布及演化機(jī)制。
成本也是我們考慮的重要因素之一,2016 HO3距離地球較近探測器所需軌道調(diào)整能量較低,任務(wù)周期相對(duì)可控(采樣返回約3年,主帶彗星探測需7年),符合深空探測“高性價(jià)比”原則
但是,想要實(shí)現(xiàn)成功探測并不容易,我們?cè)谔皆鹿こ躺系姆e累尤為關(guān)鍵,無論是遠(yuǎn)程導(dǎo)航,還是深空通信,以及天體采樣返回,執(zhí)行擴(kuò)展任務(wù),都是因?yàn)殒隙鹆?hào)之前的深厚積累。
2016 HO3小行星直徑僅40-100米,自轉(zhuǎn)周期僅28分鐘(太陽系自轉(zhuǎn)最快天體之一),表面引力微弱(地球的百萬分之一),采樣難度極大。
天問二號(hào)需通過“一觸即離”式接觸采樣(機(jī)械臂錨固+超聲鉆探)獲取表面風(fēng)化層樣品,為未來小行星防御和資源開發(fā)積累關(guān)鍵技術(shù)。
而“天問二號(hào)”通過“一箭雙星”任務(wù)設(shè)計(jì),繼續(xù)探測主帶彗星311P,也是因?yàn)樵撎祗w具有其具有獨(dú)特的科學(xué)價(jià)值。我們通過一次任務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)小行星2016 HO3的“近距探測、采樣返回”,以及主帶彗星的近距離探測本就是創(chuàng)新之舉,領(lǐng)跑全球深空探索。
311P位于火星與木星之間的主小行星帶,但表現(xiàn)出彗星活動(dòng)特征(如塵埃彗尾),被稱為“主帶彗星”或“活躍小行星”。這類天體挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)對(duì)小行星和彗星的分類認(rèn)知,其活動(dòng)機(jī)制(如塵埃噴發(fā)、揮發(fā)物來源)尚不明確。天問二號(hào)的探測有望揭示其是否含有水冰或其他揮發(fā)物,為太陽系早期水的分布及地球水起源假說提供關(guān)鍵證據(jù)。
同樣,311P也是太陽系演化的“活化石”,其可能保留了內(nèi)太陽系形成初期的原始物質(zhì),研究其成分(如硅酸鹽、有機(jī)物)和結(jié)構(gòu)有助于追溯行星形成早期的物質(zhì)分異過程,驗(yàn)證太陽系演化模型。
通過地面探測,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)311P在2013年噴發(fā)6條彗尾,但噴發(fā)動(dòng)力來源存在爭議。我們?nèi)绻?11P中檢測到有機(jī)物或水冰痕跡,可能為“生命種子由彗星攜帶至地球”的假說提供實(shí)證,推動(dòng)天體生物學(xué)研究。
天問二號(hào)將首次近距離探測其塵埃動(dòng)態(tài)特性、表面熱輻射及內(nèi)部結(jié)構(gòu),分析噴發(fā)物的物理化學(xué)性質(zhì),揭示其活動(dòng)機(jī)制。
最為關(guān)鍵的是,311P的軌道參數(shù)(半長軸2.189 AU,偏心率0.115)與主帶小行星相似,探測器將測定其軌道參數(shù)和雅科夫斯基效應(yīng)(熱輻射導(dǎo)致的軌道偏移),為小行星防御預(yù)警提供數(shù)據(jù)支持。這將為我國建立行星防御系統(tǒng),提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
“天問二號(hào)”在完成小行星2016HO3采樣后,將借助地球和火星引力彈弓,耗時(shí)約7年飛抵311P,總?cè)蝿?wù)周期近10年。任務(wù)復(fù)雜程度遠(yuǎn)超美國OSIRIS-REx和日本隼鳥的小行星探測,可以是后來者居上。
“嫦娥四號(hào)”探測器項(xiàng)目執(zhí)行總監(jiān)、天問二號(hào)探測器總設(shè)計(jì)師張熇就表示,基于多源觀測信息的高精度自主導(dǎo)航與控制技術(shù),我們確保米級(jí)附著精度,能確保任務(wù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
其實(shí),“天問二號(hào)”是探月工程的拓展,也是為“天問三號(hào)”火星采樣返回,“天問四號(hào)”木星系和行星系穿越探測任務(wù)做準(zhǔn)備。我們是按照自己既定的方案去規(guī)劃和實(shí)現(xiàn),并沒有與某國進(jìn)行“太空競賽”。
相反,我們?cè)趯?shí)施這樣項(xiàng)目的時(shí)候,還廣泛地向全世界征集科學(xué)載荷和研究課題,并將會(huì)分享小行星起源及演化的研究成果,與世界分享探索的科學(xué)數(shù)據(jù)和真實(shí)樣品。
讓我們一起祝愿“天問二號(hào)”任務(wù)將取得圓滿成功。
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