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2022年5月24日，一張關(guān)于中國航天未來的“天問二號”計劃圖開始在網(wǎng)上推特上流傳，筆者看了其波瀾壯闊的小行星采樣返回的計劃，和當(dāng)年日本的隼鳥號以及NASA的奧利西斯探測器可以一拼，那么究竟誰的更難一些呢？  天問二號：到底要去探測什么，究竟有多難 可能有很多朋友認為天問一號執(zhí)行了繞落巡任務(wù)，天問二號將會火星采樣返回！然而錯了，二號的任務(wù)小行星采樣返回，因為天問系列是我國宏偉的中國行星探測工程（Planetary Exploration of China，縮寫：PEC）的一部分，目前已經(jīng)規(guī)劃了三個探測器：  天問一號：火星探測繞落巡三步任務(wù)（執(zhí)行中）； 天問二號：小行星采樣返回，彗星會合任務(wù)（2025年）； 天問三號：木星軌道任務(wù)，行星際穿越（待定，坊間流傳是2030年后）； 目前規(guī)劃了這幾個任務(wù)，我國的深空探測任務(wù)正在展開，估計到了2050年，可以規(guī)劃來個CSNA 50年，匯總下探測成果，不過下文還是趕緊來介紹下天問二號任務(wù)。  天問二號：小行星采樣返回，彗星會合任務(wù) 目前公布的探測目標有兩個，2016HO3小行星采樣，311P彗星回合，兩個任務(wù)，下文一一來介紹！  2016HO3的軌道示意圖 2016HO3是一顆近地的阿波羅類型小行星，2016年4月27日，哈雷阿卡拉天文臺的Pan-STARRS（反省望遠鏡）發(fā)現(xiàn)了它，并且被命名為了“Kamo'oalewa”，意思是則是一個擺動的天體，因為這個天體比較特殊： 直徑：40~100米； 遠日點：1.1042 AU，近日點：0.8980 AU，半長軸：1.0011AU； 軌道周期：365.9 天 傾角為：7.7889° 各位可能發(fā)現(xiàn)了，它的軌道似乎穿越了地球軌道，但其公轉(zhuǎn)一周的時間幾乎和地球一樣，但事實上它在繞行太陽公轉(zhuǎn)的過程中一直未曾遠離，一會在地球軌道外側(cè)，一會則地球軌道內(nèi)存，看起來就是在繞行地球公轉(zhuǎn)，如下圖：  因此科學(xué)家稱其為地球的準衛(wèi)星，而這顆準衛(wèi)星也呆這條軌道上差不多有300年了，不過其距離地球最近的時候也有1240萬千米，時間是1923年12月27日，原因也很簡單，它并沒有落入地球的希爾球，并非地球真正的衛(wèi)星。  關(guān)于2016HO3的性質(zhì)還無法確認，有目前猜測的是可能是月球形成的殘余物，而大小則在40~100米之間，未來天問二號將去看個明白。  靠近這顆天體，由于其與黃道面存在比較大的傾角，因此就軌道設(shè)計而言，還是存在一些難度，而由于這顆小行星體積非常小，靠近取樣反而更難，因此從2016HO3采樣返回難度還是非常高的。 311P彗星回合任務(wù) 天問二號在對小行星2016HO3采樣返回后將會與311P彗星會合，這里必須要解釋下，小行星采樣返回有一個軌道器和返回艙，兩者在靠近地球后返回艙分離，以接近第二宇宙速度返回地面，目測可能會采用水漂彈道返回，全程將持續(xù)2年半以上，接近三年！  軌道器在靠近地球時期速度仍然接近第二宇宙速度，分離基本不影響它的速度，因此它仍然可以逃離地球的引力，然后它的目標是飛向311P彗星，這是一顆2013年8月27日泛星望遠鏡發(fā)現(xiàn)的彗星： 直徑約為：480米； 遠日點：2.4411AU； 近日點：1.9362AU； 與黃道面傾角：4.9685°， 軌道周期（恒星年）3.24年（1182.575 天）； 這顆彗星的距離相對就比較遠了，天問一號的“軌道器”必須加速追上它，然后共軌飛行，對其噴發(fā)出來的物質(zhì)進行分析。  311P彗星的奇怪之處在于它的尾巴有6個，而且它還可能擁有一顆直徑為200米的衛(wèi)星，這可是為數(shù)不多的擁有衛(wèi)星的彗星，因此探測這個天體將會非常有意思。 和日本的隼鳥號和NASA的奧利西斯號相比，哪家技術(shù)更強？ 日本的隼鳥號有兩次任務(wù)，隼鳥號和隼鳥二號，前者于2003年5月9日發(fā)射，2005年9月12日抵達小行星25143（絲川小行星），原計劃于2007年6月返回地球，結(jié)果因為探測器燃料泄漏，到2010年6月13日22時51分才返回地球（日本時間）。  絲川小行星是1998年在麗倪耳計劃中被發(fā)現(xiàn)的，其近日點為0.953 AU，遠日點為1.695 AU，大小規(guī)格為535 × 294 × 209 m，傾角為1.622°，也是穿越地球軌道的阿波羅天體，對地球威脅比較大。  隼鳥號在太陽系軌道上晃蕩了七年，穿越了六十億千米的路程，是人類第一次對地球有威脅性的小行星進行物質(zhì)搜集的研究，也是第一個把小行星物質(zhì)帶回地球的探測器。不過要說明一下的是，只帶回了大約1000多粒肉眼都看不到的小行星灰塵。 隼鳥二號任務(wù) 這次任務(wù)的目的地是龍宮小行星，于2014年12月3日發(fā)射，2018年到達并采集樣本后，于2020年返航，2020年12月6日凌晨，樣本容器成功分離并降落在澳大利亞南澳洲北部的沙漠。 龍宮小行星（162173 Ryugu）遠日點1.415 AU，近日點0.963 AU，直徑約980米，傾角為5.88 度的阿波羅小行星。 與隼鳥號任務(wù)相比，隼鳥二號帶回的樣本明顯多，帶回了5.4克小行星樣本，高于預(yù)期目標，任務(wù)獲得圓滿成功， NASA奧利西斯探測器 這個探測器的名稱是OSIRIS-REx，它探測的目標是101955 Bennu小行星，這是一顆碳質(zhì)近地小行星，目標是獲得60克樣本，于2016年9月8日發(fā)射，并于2018年12月3日與Bennu會合，目前已經(jīng)采樣成功，NASA預(yù)計獲得了1千克樣本。 Bennu小行星遠日點1.3559AU，近日點0.89689AU，尺寸約565 米× 535 米× 508米，傾角為6.0349°的阿波羅型小行星。探測器預(yù)計將于2023年9月24日返回地球， 小行星采樣返回：到底哪家技術(shù)更強？ 準確地說，這個有點難以比較，主要是我國的探測器尚未成行，假如按探測目標以及后續(xù)任務(wù)上來考慮，哪個更容易呢？ 1、天問二號：“繞地準衛(wèi)星”，小行星探測器距離地球最遠在4300萬千米內(nèi)； 2、隼鳥二號：“龍宮”小行星，最遠距離為4億千米，與火星距離差不多； 3、OSIRIS-REx：“Bennu”小行星，最遠距離為3.9億千米； 從距離來看，隼鳥二號明顯要更難一些，從采樣量來看，OSIRIS-REx難度更大一些，而從訪問目標的軌道傾角來看，天問二號更難，與黃道面軌道傾角越大，需要變軌靠近的難度也越大。 另外就采樣而言，天問二號訪問的2016HO3的直徑就100米不到，因此難度會比兩者更高一些，另外就距離而言，天問二號訪問地球準衛(wèi)星，相對比兩者難度會略低，至少從測控技術(shù)角度而言，難度會略低，不過我國已經(jīng)是執(zhí)行過火星登陸探測器測控的國家，數(shù)億千米都經(jīng)歷過了，區(qū)區(qū)千萬級別還是小菜一碟。 還有一個值得一提的是，隼鳥二號以及NASA的OSIRIS-REx以及天問二號的軌道器和返回艙分離后都計劃訪問一顆彗星，看來大家都不想讓這個“軌道器”浪費。 羅塞塔號拍攝的丘留莫夫－格拉西緬科彗星 中國未來將成為第三個小行星采樣返回的國家，之前歐空局的菲萊探測器登陸了67P/楚留莫夫－格拉希門克彗星，可惜登陸后就失去了聯(lián)系，不過其也沒有采樣返回的計劃。 |
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