除了果蝇、涡虫 中国空间站还有哪些“动物航天员”

中青报·中青网记者(jìzhě) 邱晨辉

当(dāng)人类将目光投向浩瀚深空，或许没有什么比星际探索更令人心驰神往，同时又需要倾注超乎(chāohū)想象的耐心与坚持。

眼下的天问二号(èrhào)任务，正是这样一场极致的探索之旅。

5月29日凌晨，西昌卫星发射中心，随着撼天动地的轰鸣划破长空，天问二号探测器搭乘(dāchéng)长征三号(chángzhēngsānhào)乙运载火箭(yùnzàihuǒjiàn)刺破云霄，踏上深空探测征程。

这是我国首次小行星采样(cǎiyàng)返回任务，也是继天问一号火星探测之后，又一次行星际探测任务。如果说月球探测仍未摆脱地球引力，那么行星际探测在(zài)某种意义上才真正(zhēnzhèng)称得上是走出地球“摇篮”。

这一“走”要持续约10年(nián)，跨越亿万公里：天问二号探测器(tàncèqì)将先与近地小行星2016HO3“共舞”，完成(wánchéng)探测、取样及返回地球的“星际快递”使命；“分身”奔赴主带彗星311P的轨道，开展对太阳系(tàiyángxì)早期物质的“时空溯源”。

这场漫长的、需要极致耐心与(yǔ)坚韧毅力的星际(xīngjì)远征，有望在太阳系演化图谱上镌刻下中国印记。

天问二号任务示意图。国家航天局探月与航天工程中心制图(zhìtú)

为何是2016HO3这颗小行星(xiǎoxíngxīng)

星海无垠，为何(wèihé)选中这颗星？

天问二号任务地面应用系统总师、中国科学院国家天文台研究员苏彦介绍，小行星(xiǎoxíngxīng)2016HO3是人类目前发现的(de)地球准卫星之一。其保留着太阳系诞生之初的原始信息，是研究太阳系早期物质组成、形成过程和(hé)演化历史的“活化石”，具有极高(jígāo)科研价值。

她(tā)告诉记者，天问二号的(de)科学目标聚焦于测定小行星和主带彗星的多项物理参数，一是测定小行星和主带彗星的轨道参数、自转参数、形状大小、热辐射特性等物理参数，开展(kāizhǎn)(kāizhǎn)轨道动力学研究；二是开展小行星和主带彗星的形貌、物质组分、内部结构以及(yǐjí)可能的喷发物等研究；三是开展样品的实验室分析研究，测定样品物理性质(wùlǐxìngzhì)、化学与矿物成分、同位素组成和结构构造，开展小行星和太阳系早期的形成与演化(yǎnhuà)研究。

作为“地球的邻居”，这颗(zhèkē)小行星(xiǎoxíngxīng)位于距离地球约1800万至4600万公里(wàngōnglǐ)的深空中，其轨道参数与地球几乎相同，与地球同步绕太阳公转。距离地球最近的时候，也有地月距离的40多倍。

探测难度不言而喻(bùyánéryù)。与火星(huǒxīng)探测不同，小行星几乎不存在重力场(zhònglìchǎng)，这导致航天器无法像环绕(huánrào)行星那样绕其飞行，只能在广袤宇宙中精准追踪并追上目标天体，实现与小行星的同轨探测，进而完成相关操作、择机实施采样。

国家航天局探月与航天工程中心有关专家介绍，天问二号任务共包含发射(fāshè)段(duàn)、小行星转移(zhuǎnyí)段、小行星接近段、小行星交会段、小行星近距(jìnjù)探测段、小行星采样段、返回等待段、返回转移段、再入回收段、主带彗星(huìxīng)转移段、主带彗星接近段、主带彗星交会段、主带彗星近距探测段等13个飞行阶段。

其中，小行星(xiǎoxíngxīng)探测和采样返回包括9个(gè)阶段，发射段顺利完成后，探测器进入小行星转移段，这一阶段将持续约1年，其间需实施深空机动、中途(zhōngtú)修正等操作，直至距离小行星约3万公里处。

随后依次进入小行星接近段(duàn)(duàn)、交会段、近距探测段，在近距探测段按照“边飞边探、逐步(zhúbù)逼近”原则，对小行星开展悬停、主动绕飞等探测，确定采样(cǎiyàng)区后进入采样段。完成采样任务后，探测器将经历返回等待段、返回转移段，在返回转移段接近地球(dìqiú)，返回舱与主探测器分离，之后独自进入再入回收段，预计(yùjì)于2027年底着陆地球并完成回收。

此后，主探测器(tàncèqì)继续飞行，前往主带彗星311P，开展后续探测任务(rènwù)。

这是一个运行于火星与木星轨道间小行星带内(dàinèi)的(de)小天体，距离地球约1.5亿至(yìzhì)5亿公里。在苏彦眼中，其兼具彗星(huìxīng)的物质构成特征与小行星的轨道特征，开展探测有助于了解小天体的物质组成、结构以及演化机制，填补太阳系小天体研究领域的空白。

对于它(tā)的探测(tàncè)，仍需时光沉淀。当前，我们才迈出天问二号漫长探测过程的“第一步”。

小行星探测和(hé)采样返回“第一步”

5月(yuè)29日(rì)1时(shí)31分，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，火箭飞行约18分钟后，将探测器送入地球至小行星(xiǎoxíngxīng)2016HO3转移轨道。此后，探测器太阳翼正常展开，发射任务取得圆满成功。

这是该系列运载火箭首次执行(zhíxíng)地球逃逸轨道发射任务。

此前，发射地球轨道范围内的载荷(zàihè)，火箭分离速度为第一(dìyī)宇宙速度(yǔzhòusùdù)，即每秒(měimiǎo)7.9千米。但此次任务中，火箭分离时速度超过每秒11.2千米的第二宇宙速度，从而使探测器脱离地球引力，这需要极高的速度和能量。

中国航天科技集团魏远明表示，在综合(zōnghé)考量火箭运载能力、履约能力和可靠性等因素后，最终长征三号乙运载火箭成为此次小行星探测(tàncè)之旅的“专属座(zuò)驾”。

他同时表示，小行星本身体积小、质量小、引力弱，捕获难度大(dà)，对火箭入轨精度要求极高(jígāo)。

中国航天科技集团张亦朴告诉记者，地球逃逸轨道高度高，火箭(huǒjiàn)要挣脱地心引力束缚(shùfù)所需的能量多、速度快，不到万分之一(wànfēnzhīyī)速度差，都会造成探测器距离小行星百万公里级误差。

“火箭入轨(rùguǐ)时的速度超过每秒10公里，只有将误差控制在每秒1米之内才能(cáinéng)将天问二号探测器精准送入轨道。”张亦朴说。

他打了个比方：这样的入轨精度，就好比在上海投出一个篮球(lánqiú)，要投中位于北京的篮筐，还要保证篮球入筐时的飞行角度和(hé)速度。

作为小行星探测(tàncè)的“天梯”，长征三号乙运载火箭要跑好小行星探测“第一棒”，还面临一个挑战：任务发射(fāshè)窗口要求极高，5月29日起连续3天，每天只有(zhǐyǒu)4分钟。

“由于目标小行星与地球的相对位置一直在变化，只有‘零窗口(chuāngkǒu)’发射最节省燃料。”张亦朴说，研制(yánzhì)团队针对连续3天的发射窗口，将原本每天1套(tào)、共计3套的火箭飞行程序，简化为一套程序，进一步提高火箭可靠性和任务(rènwù)适应性。

他告诉记者，小行星(xiǎoxíngxīng)探测(tàncè)任务相比常规发射受到更多约束，涉及火箭、载荷、测控、空间、时间等方面，相关设计工作量是(shì)以往的3倍，团队花费两年时间，经过多轮迭代优化(yōuhuà)，最终实现了最简化的设计方案。

“深空探测道阻且长，但我们终于迈出成功的(de)第一步。”张亦朴说。

在行星探测“旅途”中，天问二号探测器要脱离地球引力场，进入太阳系空间和宇宙空间进行探测，其中一个目标所在轨道与太阳间距(jiānjù)将达到约(yuē)3.74亿公里，较传统绕地球卫星与太阳之间(zhījiān)的距离更远。

“距离远、信号弱、延时(yánshí)大、频段高，这是深空探测任务的(de)重要挑战。”中国(zhōngguó)电科网络通信研究院专家高延生告诉记者，为给(gěi)天问二号探测器提供通信支撑，我国研制的喀什4x35米深空天线组阵系统等深空探测设备，将参与发射、探测、取样和返回等阶段。

此次任务操作涵盖探测、取样(qǔyàng)、返回等环节，对地面通信系统(xìtǒng)要求更高。

中国电科10所专家卢欧欣补充道，佳木斯66米深空(shēnkōng)测控站作为(zuòwéi)主力测控站点，在(zài)其他陆海测控站的配合下，将发挥(fāhuī)超强“听诊器”“遥控器”等作用，让航天器完成调整姿态、轨道修正、点火制动等动作。

在跨越亿万公里的星际征途中，精准导航至关重要。去年12月27日，我国在上海松江、西藏日喀则(rìkāzé)、吉林(jílín)长白山三地同步举行日喀则和长白山40米射电望远镜落成启用仪式，横跨西南、东北的两大(liǎngdà)深空探测“巨眼(jùyǎn)”正式启用。

这两台望远镜的加入，同(tóng)位于新疆乌鲁木齐和上海天马观测(guāncè)台站的望远镜一道“凝望”太空，加之上海数据处理中心，构成(gòuchéng)我国甚长基线干涉测量网参加天问二号任务。

在中国科学院(zhōngguókēxuéyuàn)上海天文台射电天文科学与技术研究室主任郑为民看来(kànlái)，我国甚长基线干涉测量网将像一组精准感受风筝方位的“智能牵线(qiānxiàn)”——即使(jíshǐ)风筝飞入云端看不见，也能通过多根“线”（望远镜）的协同感知，算出它的位置和轨迹，保障小行星探测任务。

“这种跨越(kuàyuè)时空的守望，可大幅提高探测器关键段轨道精度，描绘天问(tiānwèn)二号探测器的星际航线(hángxiàn)，以更少燃料飞向更远目标，让人类探索宇宙的每一步都走得更稳、更远。”郑为民说。

“实施天问二号任务(rènwù)，推动星际探测征程接续前进(qiánjìn)，迈出了深空(shēnkōng)探测的新一步。”国家航天局局长单忠德说，任务实施周期长，风险难度(nándù)大，后续还将经历10余个飞行阶段。期待天问二号按计划完成各项探测任务，取得(qǔde)更多原创科学成果，揭开更多宇宙奥秘，增进人类认知。

发射成功仅是序章(xùzhāng)。接下来，是一个十年之约。

中国青年报(zhōngguóqīngniánbào)客户端西昌5月29日电

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