我國首個小行星探測項目“天問二號”即將發射,它將歷時10年時間,實現對近地小行星2016 HO3的伴飛、取樣、返回,以及對主帶彗星311P伴飛探測。現在發射窗口期暫定在2025年5月29日由長征三號乙運載火箭從西昌衛星發射中心發射。
就有不少航天愛好者問,為什么“天問二號”乘坐的是“長征三號乙”火箭,又是為什么它要從西昌出發,而不是我們熟知的文昌或者酒泉火箭發射中心呢?
其實,回答這個問題,并不簡單,這就要說起我們航天的歷史淵源,也需要我們回顧一下深空探測的歷程。
“長征三號乙”火箭從1996年算起至今已經發射了100次發射,成功率超過98%,其采用偏二甲肼/四氧化二氮(毒發,需要遠離居民區)推進劑系統與西昌發射場的加注設施深度磨合,型號成熟,單發成本低于新一代重型火箭(如長征五號),且生產周期更短,更適合“天問二號”的低成本要求。
而“長三乙”的地球同步轉移軌道(GTO)運載能力為5.5噸,“天問二號”探測器的質量約為5550kg,恰好處于其運載能力的適配范圍內,可以說這一能力使其成為目前中國高軌道任務中唯一能滿足天問二號質量要求的火箭。
另外從入軌精度上來說,“天問二號”需達到每秒11.2千米的逃逸速度,且入軌偏差需控制在1米/秒以內,“長三乙”的精度控制能力與此高度契合,“天問二號”需在小行星2016 HO3表面附著采樣,其軌道傾角與西昌的緯度(28°N)更適配。
加上它還有成功發射北斗導彈衛星、嫦娥一號到四號探測任務的成功經驗,使得“長三乙”成為了“天選之子”。
尤其是“長三乙”近幾年通過重大技術升級,提升了可靠性和任務適應性,使得它從一開始,就成為深空探測的首選之一。
而選擇西昌發射中心,除了“長三乙”與其長期穩定配合,還有幾個重要原因:
首先,西昌衛星發射中心的建成,其實是當初出于安全考慮在1970年組建的,主要是因為這里緯度較低(28.2°N)、地形隱蔽且地質穩定,也遠離居民區。加上成昆鐵路建成,為它的興建提供了必要條件。
興建后,它就在1984年成功發射了長征三號火箭成功發射“東方紅二號”試驗通信衛星,標志中國成為全球第五個掌握地球同步軌道技術的國家。此后,在商業航空領域占據了重要位置。
并在2000那年10月發射了第一顆北斗試驗衛星,此后20多年陸續發射了44次北斗衛星。
2007年開始又成為嫦娥一號到嫦娥四號的發射場。可以是它是“北斗家園、探月母港”。其發射技術成熟,執行任務完成率高,成為我們高軌道任務核心基地。
其次,文昌發射場緯度低(19°N),理論上可利用地球自轉速度節省燃料,但主要服務于長征五號、七號等新一代大型火箭,承擔大質量載荷(如空間站艙段)的發射任務。
這次“天問二號”的入軌精度,以及軌道傾角與西昌更為匹配,反而選擇文昌將耗費更多的燃料。另外,長三乙火箭的設計與西昌的發射設施如燃料加注系統、測控鏈路已經深度磨合,因此選擇好這里也就是必然的結果之一。
從測控角度看,西昌的深空測控站布局更利于深空任務的全程跟蹤,而文昌的測控系統更側重近地軌道任務,對遠距離深空目標的實時監控能力有限。面對“天問二號”這樣復雜的軌道任務,西昌當仁不讓。
最后,酒泉主要用于載人航天(如神舟飛船)和太陽同步軌道衛星發射,其設施和測控體系更偏向中低軌道任務,與天問二號的深空軌道需求匹配度較低,因此高軌道任務基本很難在酒泉出現。
當然我們還在興建更多的發射場,其中也包括海上發射平臺,這些都是為我們以后更多的商業航天服務的,在目前情況下,西昌還是高軌道復雜任務的首選。
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