第1章 天问二号
“6、5、4、3、2、1……点火!点火!点火!!!”
烈焰撕裂夜空
2025年5月29日,凌晨1时31分,中国西昌卫星发射中心。
寂静的群山被骤然爆发的轰鸣声惊醒。指令员铿锵有力的倒计时在指控大厅回荡,最终化作三声决绝的“点火”命令!
刹那间,长征三号乙Y110运载火箭(CZ-3B/Y110)巨大的箭体底部,喷涌出橙白交织的炽热洪流,如同一条愤怒的火龙挣脱大地的束缚。
刺眼的光芒将发射塔架和周围的山峦映照得如同白昼,滚雷般的巨响撼动着空气。
即便隔着遥远的距离,观看首播的人们仿佛也能感受到脚下传来的轻微震颤。
这头钢铁巨兽承载着人类探索深空的新希望——“天问二号”行星探测器,在亿万双眼睛的注视下,昂首刺破蜀地的夜空,朝着深邃的宇宙坚定地攀升。
火箭尾部拉出的长长烟迹,在探照灯的光柱中翻滚、膨胀,构成一幅壮丽而充满力量的画卷。
火箭飞行约18分钟后,指控大厅内爆发出热烈的掌声和欢呼。
“星箭分离正常!”
“探测器太阳翼展开指令发出……展开确认!信号正常!”
“天问二号己成功进入预定地球至小行星2016HO3转移轨道!”
总指挥沉稳的声音通过广播系统宣告:“我宣布,天问二号探测器发射任务,取得圆满成功!”
屏幕上,传回探测器在深邃太空中“睁开双眼”的首批遥测画面,巨大的太阳能帆板如羽翼般优雅展开,贪婪地汲取着太阳的能量。
这激动人心的一刻,仅仅是天问二号漫长而艰险的深空“马拉松”的“第一步”。
天问二号任务肩负着前所未有的重任:对地球的“准卫星”小行星2016HO3进行抵近探测、表面采样并携带珍贵样本返回地球;此后,它还将继续远航,奔赴主带彗星311P开展科学探测。
其技术难度之大、工程风险之高,堪称中国深空探测的新里程碑。
整个任务被精细拆解为13个关键飞行阶段。
为了胜任这些复杂的探测任务,天问二号探测器堪称一座移动的“深空实验室”,搭载了11台顶尖的科学载荷。
这套强大的“感官”系统,将帮助天问二号在遥远而陌生的深空环境中,敏锐地捕捉目标天体的形貌、成分、结构、磁场、空间环境乃至彗星微弱的喷发活动,揭开小行星与彗星的神秘面纱。
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“……我们今天的发射任务,取得了圆满成功,这只是万里长征的第一步。后续的深空旅程充满挑战,但我们有信心……”
严城坐在客厅沙发上,电视屏幕里播放着发射成功的后续报道和专家访谈。
他长长地舒了一口气,紧绷的肩膀放松下来,脸上带着一丝不易察觉的、属于圈内人的欣慰和凝重。
发射成功固然振奋,但作为相关领域的科研人员,他更清楚后面那长达数年的复杂旅程意味着什么。
“看了多少遍了,还没看够?赶紧死过来吃饭!凉了!”
厨房门口传来妻子杨绫带着嗔怪却掩不住关心的声音,她挺着孕肚,手里还拿着锅铲。
“知道了,知道了,这就来!”严城连忙应声,关掉电视,无奈又宠溺地走向厨房,“怀着孩子呢,别动气,小心咱家崽崽也跟着着急。”
餐桌上,温馨的饭菜香气弥漫。严城给妻子夹了块鱼:“工作调动的手续都办妥了,以后你就安心在家养胎。对了,小崽崽最近还老实不?有没有半夜练拳击?”
杨绫摸了摸隆起的腹部,无奈又甜蜜地笑道:“别提了,活跃得很!从上周开始,凌晨两点的准时准点在我肚子里蹦迪,劲头十足。”
严城放下筷子,声音轻柔下来,带着歉意:“委屈你了,跟着我从帝都折腾到蜀都……”
“打住!”杨绫立刻打断他,白了他一眼,“这话一天说八十遍,耳朵都起茧子了!我来这儿又不是纯粹陪你,项目组这边也有我的任务好叭~”她指的是两人共同奋斗的领域——给我三十年。
严城闻言,也笑了,但随即又叹了口气,带着点行业内的自嘲:“唉,永远的‘三十年’啊。
我记得我刚进所里,我老师就说‘三十年实现聚变商用’。现在眼瞅着老师都快退休了,跟外面人说的,还是‘再给我们三十年’。”
杨绫理解丈夫的感慨,给他盛了碗汤:“那又能怎么办呢?科学探索哪有容易的。不过现在至少是真真切切看到了曙光。”
“你看环流三号的新进展,还有EAST(全超导托卡马克核聚变实验装置),上次不是实现了超过17分钟的高约束等离子体运行吗?这己经是质的飞跃了。能量输出时间从秒级到分钟级,下一步可能就是小时级、稳态了。这就是希望!”
她顿了顿,理性地补充道:“再说了,就算明天突然宣布聚变成功点火发电,想短时间内完全取代化石能源,建立起覆盖全球的聚变能源网络,那也是天方夜谭。技术转化、工程放大、电网改造、成本控制……哪一关不是硬骨头?”
严城眼睛一亮,被妻子的话勾起了憧憬:“这可不一定!你想啊,如果一切顺利,就像航天计划那样,2030年前我们中国人真能踏上月球表面!到时候,月球上丰富的氦-3资源……那可是完美的聚变燃料!集合地球和月球两颗星球的资源、智慧去攻关,万一在材料科学或者工程技术上取得什么颠覆性的突破……”
他的语气因为激动而加快。
“停停停!Stop!打住您呐!”杨绫笑着连连摆手,做了个“切割”的手势。
“严工,您这大饼画得太圆了!忽悠圈外人还行,搁这儿忽悠您老婆呢?靠从月球烧开水(指化学能火箭)往地球运氦-3发电?这成本算下来,一度电得卖多少钱?现阶段,务实点!”
她精准地点破了当前技术路径下的经济性难题。
严城被妻子逗乐了,也觉得自己有点过于理想化。
他走到餐厅靠窗的位置,下意识地抬头望向窗外。
蜀都的夜空清澈,一轮明月高悬,清辉洒落,宁静而神秘。他的目光仿佛穿透了三十八万公里的虚空,落在了那片承载着人类新梦想的荒凉之地。
“也对,”他轻声说,带着一丝科学家的清醒与一代人的责任感,“想彻底、一劳永逸地解决人类的能源问题……我们这一代人,恐怕是完成不了了。”
他顿了顿,语气转为更深的思考,“你说,人类能一步步走到今天,靠的是什么?有时候想想,生命诞生、文明演化、科技突破……这一连串的偶然和必然,感觉一切都巧合得……近乎奇迹。”
杨绫己经收拾好了碗筷,拿着围裙走到他身边,首接把围裙塞到他手里,打断了他的哲学沉思:“人类走到今天的理由,不是你逃避刷碗的借口!哲学家同志,速度一点,你崽崽他妈要睡觉了!”
严城接过围裙,看着妻子佯怒却含笑的脸,心中的感慨瞬间被家的温暖取代:“遵命,领导!保证完成任务!”
窗外,明月无声,清辉依旧。它静静俯瞰着这颗生机勃勃的蓝色星球,也沉默地守护着自身背面那个尚未被人类揭晓的巨大秘密——布鲁诺撞击坑深处,那埋藏于月壤之下的巨大三角“门框”。
此刻,无论是餐桌边关于未来的争论,还是刚刚启程的天问二号,都未曾触及那个即将颠覆认知的真相。
此时,距离玉兔西号在月球背面撞破那扇沉寂亿万年之久的“门”,还有整整一年。人类的平静岁月,正悄然走向一个未知的拐点。
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一、天问二号的13个阶段
(1)发射段(己完成)
(2)小行星转移段(约1年):进行深空机动、中途轨道修正,精确飞抵距目标小行星约3万公里处。
(3)小行星接近段
(4)小行星交会段
(5)小行星近距探测段:执行“边飞边探、逐步逼近”策略,进行悬停观测、主动绕飞测绘,锁定最佳采样区域。
(6)小行星采样段:执行最具挑战性的采样操作。
(7)返航等待段:调整姿态,准备返航。
(8)返回转移段:飞向地球。
(9)再入回收段:返回舱与主探测器分离,独自承受穿越大气层的烈焰考验,预计2027年底着陆地球。
(10)主带彗星转移段
(11)主带彗星接近段
(12)主带彗星交会段
(13)主带彗星近距探测段
二、天问二号搭载的科学探测设备和任务
(1)中视场彩色相机:
对小行星进行全球成像,获得形状、大小、表面形貌、自转周期等特征
成像分辨率优于0.65μm-0.75μm,具备在轨定标能力
(2)多光谱相机:
对小行星进行多光谱成像,用于表面形貌和物质类型研究
对采样区进行特定谱段的光谱探测,为样品采集提供背景信息
(3)可见红外成像光谱仪:
获取小行星表面可见至红外谱段高分辨率成像光谱数据
对采样区进行近距离探测,获取表面兴趣位置的可见至近红外的高分辨率光谱数据
(4)热辐射光谱仪:
获取小行星表面热辐射的光谱图像信息,探测小行星表面热辐射特性
获取小行星热辐射光谱数据,用于表面矿物质分布研究
(5)探测雷达:
获取小行星表层和次表层雷达回波数据,开展小行星次表层结构探测
探测深度可达10米
(6)磁强计:
对小行星磁场探测,获取小行星可能的磁场分布数据
对主带彗星磁场探测,了解主带彗星本体剩磁强度和分布
(7)带电粒子与中性粒子分析仪:
检测太阳风作用痕迹,对主带彗星附近中性气体成分及其同位素、冷等离子体离子及其同位素测量
研究太阳风与小行星的相互作用,研究主带彗星大气层和电离层形成与演化
(8)喷发物分析仪:
探测主带彗星的尘埃物理、动态特性及其空间分布特征|探测主带彗星挥发分及游离气体分子的特征
(9)窄视场导航敏感器:
对小行星/主带彗星进行成像,获得形状、大小、表面形貌、自转特性及轨道等特征
测定小行星和主带彗星的自转参数、形状大小等物理参数
(10)激光一体化导航敏感器:
实现小天体地形三维点云扫描,获取测距、测速及位姿测量数据
探测小行星采样区的形貌
(11)旋转衍射高光谱相机:
绘制0.4-2.5μm波段矿物分布图谱
获取小行星表面的矿物分布信息
三、现阶段人造太阳的状态,以及面临的问题
中国EAST:
维持1亿摄氏度等离子体,并稳定输出17分钟。
中国环流三号:
原子核温度1.17亿℃、电子温度1.6亿℃的“双亿度”运行,同时完成约300秒的电力输出
(1)湍流问题,会影响反应的维持时间
(2)高约束模式难以长时间维持
(3)高温和强中子辐射下的材料耐受性
(4)聚变等离子和配套加热系统的耦合效率
(5)中性原子束注入
(6)长时间运行的控制系统数据反馈
(7)系统过于复杂,间接导致问题(6)的产生,一套本就复杂的系统,还对同步运行、协同运行有苛刻的要求,一个子系统出问题,其他环节瘫痪。
[1]李春来,刘建军,任鑫,等.“天问二号”任务科学目标和有效载荷配置[J].深空探测学报(中英文),2024,11(03):304-310.DOI:10.15982/j.issn.2096-9287.2024.20230185.
[1]厉奕行,唐凯,樊敏,等.天问二号星载光学观测小行星(469219)Kamo`oalewa轨道精度仿真分析[J].天文学报,2024,65(06):17-27.DOI:10.15940/j.ki.0001-5245.2024.06.002.
[1]杨建峰,陶金有,葛伟,等.天问二号多光谱相机设计与定标试验[J/OL].中国科学:物理学力学天文学,1-9[2025-06-09].kns.ki./kcms/detail/11.5848.N.20250521.0938.010.html.