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建設(shè)月球科研站，探測行星、彗星，防御小行星，探索太陽系邊際……在4月25日舉行的2023年“中國航天日”首屆深空探測（天都）國際會議上，與會專家透露了未來中國深空探測的多項規(guī)劃。

2030年有望建成月球科研站基本型

(相關(guān)資料圖)

中國深空探測重大專項總設(shè)計師吳艷華在會上介紹，未來中國月球探測規(guī)劃的任務(wù)包括探月工程四期、國際月球科研站建設(shè)、鵲橋通導(dǎo)遙（通信、導(dǎo)航、遙感）星座系統(tǒng)等。

吳艷華說，嫦娥六號探測器計劃于2024年前后發(fā)射，我國有望實現(xiàn)世界首次從月球背面采樣返回。嫦娥七號計劃2026年前后發(fā)射，將在月球南極開展環(huán)境探測和資源利用，其中一個重點目標(biāo)是要尋找水冰等物質(zhì)。嫦娥八號計劃2028年前后發(fā)射，將重點開展月球科研站的月面指揮通訊中樞技術(shù)驗證、遠(yuǎn)程機(jī)器人探測和資源原位利用。嫦娥七號、八號與鵲橋二號將構(gòu)建月球科研站基本型。

“我國正在聯(lián)合多國論證，將共同構(gòu)建國際月球科研站。”吳艷華說，目前初步規(guī)劃目標(biāo)是2030年前后建成月球科研站基本型，2040年前后建成完善型。此后，我國將與各國共同開展運(yùn)行維護(hù)以及科學(xué)應(yīng)用。

中國探月工程總設(shè)計師、深空探測實驗室主任吳偉仁在會上介紹，國際月球科研站是中國聯(lián)合多國共同建設(shè)，將在月球表面和月球軌道長期自主運(yùn)行、短期有人參與，可擴(kuò)展、可維護(hù)的綜合性科學(xué)實驗設(shè)施。科研站由地月運(yùn)輸系統(tǒng)、月面長期運(yùn)行保障系統(tǒng)、月面運(yùn)輸與操作系統(tǒng)、月球科研設(shè)施系統(tǒng)、地面支持及應(yīng)用系統(tǒng)五大基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成，具備能源供應(yīng)、中樞控制、通信導(dǎo)航、天地往返、月球科考和地面支持等保障能力，可支持開展科學(xué)探測研究、資源開發(fā)利用、前沿技術(shù)驗證等多學(xué)科、多目標(biāo)、大規(guī)模科學(xué)和技術(shù)活動。

同時，吳艷華透露，我國正在論證鵲橋通導(dǎo)遙綜合系統(tǒng)方案，擬按照“三步走”方案，支撐我國以及合作國家的深空探測任務(wù)目標(biāo)。其中，鵲橋二號衛(wèi)星將于2024年年初發(fā)射，其作為探月四期公共中繼星平臺，將為嫦娥四號、六號、七號、八號任務(wù)提供中繼通信服務(wù)。該任務(wù)還將搭載“天都一號”“天都二號”2顆鵲橋通導(dǎo)技術(shù)試驗衛(wèi)星，開展關(guān)鍵技術(shù)驗證。

天問二號計劃2025年發(fā)射

目前，中國行星探測工程已批準(zhǔn)實施天問一號、二號、三號、四號4次任務(wù)。吳艷華透露，我國計劃在2025年前后發(fā)射天問二號探測器，對近地小行星2016HO3進(jìn)行探測、伴飛、取樣和返回，還將探測一顆新近發(fā)現(xiàn)的主帶彗星。

中國首次火星探測任務(wù)工程總設(shè)計師張榮橋近日向媒體透露，天問二號探測器已經(jīng)基本完成初樣研制，將于今年年中轉(zhuǎn)入正樣研制階段。

2016HO3小行星距離地球超4000萬公里，個頭很小，是國際公認(rèn)具有特殊性的天體。張榮橋表示，與火星不同，小行星上沒有重力，這意味著航天器無法環(huán)繞小行星飛行，只能在茫茫宇宙中追上它，與其一起飛行，并在伴飛的過程中進(jìn)行附著，擇機(jī)取樣。

吳艷華還透露，天問三號計劃于2030年發(fā)射，實施火星取樣返回；天問四號計劃2030年前后發(fā)射，主要開展對木星和木衛(wèi)四的環(huán)繞探測。

張榮橋表示，這兩項任務(wù)難度非常大，還需要兩三年時間開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

撞擊小行星任務(wù)正在論證

預(yù)防近地小行星對地球造成威脅，早已成為國際熱門話題。吳艷華說，我國正在計劃進(jìn)行首次近地小行星防御演示驗證任務(wù)，目前論證的方案是選擇一顆直徑50米左右的小行星，開展伴飛探測、動能撞擊、在軌評估，力求實現(xiàn)撞得準(zhǔn)、推得動、測得出、說得清。

會上，深空探測實驗室總體技術(shù)研究院研究員尤偉對中外近地小行星防御技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行了介紹。尤偉說，目前人類對小行星防御方式有很多設(shè)想，包括爆炸、引力拖車、激光燒蝕等，但具備工程實施條件的還是以動能撞擊為主。

基于目前地面觀測數(shù)據(jù)，大部分小行星的物理特性還無法確知。對此，尤偉表示，有必要先規(guī)劃一次伴飛任務(wù)，由一顆探測器把目標(biāo)小行星的基本參數(shù)摸清，撞擊器隨后到達(dá)，進(jìn)行撞擊。

尤偉介紹，撞擊器的設(shè)計將基于我國前期深空探測基礎(chǔ)，采用成熟的平臺和系統(tǒng)設(shè)計，關(guān)鍵是要配置高精度的自主導(dǎo)航敏感器來實施高速動能撞擊，同時還要能適應(yīng)多種目標(biāo)特性。

撞擊的位置會對撞擊過程和結(jié)果產(chǎn)生很大影響。尤偉說，最好能沿著太陽的方向去撞擊小行星，在撞擊過程中小行星處于完全被照亮的狀態(tài)，這對成像非常有利。

按照目前的設(shè)想，此次任務(wù)將使用長征運(yùn)載火箭同時把探測器和撞擊器發(fā)射入軌，約6個月后擇機(jī)實施一次深空機(jī)動，經(jīng)過數(shù)次軌道修正后，在發(fā)射后16個月左右實施撞擊。任務(wù)涉及“不確知目標(biāo)特性下的高速高精度導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制”“超高速撞擊偏轉(zhuǎn)過程建模、仿真與試驗”等關(guān)鍵技術(shù)。

力爭2050年前后飛抵太陽系邊際

“專家正在論證太陽邊際探測任務(wù)的設(shè)想，將利用核能源為動力，爭取在2050年前后能飛抵太陽系邊際。”吳艷華說。

中國航天科技集團(tuán)五院嫦娥四號探測器系統(tǒng)項目執(zhí)行總監(jiān)張熇在會上介紹，太陽系邊際距離太陽中心約有70至100個天文單位，其具有方向性，日球?qū)用嫦蜚y河系中心的方向被稱為“鼻尖”區(qū)域，反之被稱為“鼻尾”區(qū)域，兩處都有很高的科學(xué)探測價值。

國際上目前暫時沒有正在實施的太陽系邊際探測任務(wù)。2020年，我國在國家航天局倡導(dǎo)下，組建了相關(guān)任務(wù)論證團(tuán)隊，希望能通過兩次任務(wù)，分別飛往“鼻尖”和“鼻尾”，實現(xiàn)對日球?qū)虞^為全面的探測。

張熇說，開展太陽系邊際探測對飛行任務(wù)的設(shè)計有很大挑戰(zhàn)，首先要使探測器達(dá)到每秒16.7公里的第三宇宙速度。國際上已經(jīng)實現(xiàn)的方法是借助木星、土星等大天體的引力提速，每年大約可以飛行3個天文單位的距離。我國初步規(guī)劃使用長征五號運(yùn)載火箭發(fā)射探測器，選擇木星借力加速可獲得最佳效果。

探測器發(fā)射時間與天體相位密切相關(guān)，木星的公轉(zhuǎn)周期為11.86年，意味著任務(wù)窗口大約每12年一次。張熇介紹，經(jīng)過仿真計算，去“鼻尖”方向比較適合的借力時間是2028年到2029年前后，經(jīng)過一至兩次地球借力和一次木星借力，探測器可以在2049年飛到相距80個天文單位的區(qū)域；去“鼻尾”方向，最佳借力時間則在2034年到2035年左右，經(jīng)過地球、木星、海王星借力，2049年可以飛到92個天文單位以外。

張熇認(rèn)為，此類任務(wù)的飛行時間通常要20年至50年不等，這對探測器的長壽命設(shè)計將帶來很大考驗。

來源：科技日報

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責(zé)任編輯：馮崢

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