除了果蝇、涡虫 中国空间站还有哪些“动物航天员”

中青报(zhōngqīngbào)·中青网记者 邱晨辉

当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(qīngzhù)超乎想象的耐心(nàixīn)与坚持。

眼下的天问二号任务，正是这样(zhèyàng)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(de)轰鸣划破长空，天问二号探测(tàncè)器搭乘长征三号乙运载火箭(yùnzàihuǒjiàn)刺破云霄，踏上深空探测征程。

这是(shì)我国首次小行星采样返回任务，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(bǎituō)地球引力，那么行星际探测在某种意义上才真正称得上是走出地球“摇篮(yáolán)”。

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

这场漫长的、需要(xūyào)极致耐心与坚韧毅力的星际远征，有望在太阳系演化图谱上(shàng)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(shì)2016HO3这颗小行星

星海无垠(wúyín)，为何选中这颗星？

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(yánjiū)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(tàiyángxì)诞生之初的原始信息，是研究太阳系早期物质组成、形成过程和演化历史的“活化石”，具有极高科研价值。

她告诉记者，天问二号的科学目标聚焦于测定小行星和主带彗星的多项物理(wùlǐ)参数(cānshù)(cānshù)，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，开展轨道动力学研究(yánjiū)；二是开展小行星和主带彗星的形貌、物质组分、内部结构以及可能的喷发物等研究；三是开展样品的实验室(shíyànshì)分析研究，测定样品物理性质、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(tàiyángxì)早期的形成与演化(yǎnhuà)研究。

作为“地球的(de)(de)邻居”，这颗小行星位于(wèiyú)距离地球约1800万至4600万公里的深空中，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(nándù)不言而喻。与火星探测不同，小行星几乎不存在重力场，这导致航天器无法像环绕行星那样绕其飞行(fēixíng)，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(tóngguǐ)探测，进而完成相关(xiāngguān)操作、择机实施采样。

国家航天局(guójiāhángtiānjú)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段、小行星转移段、小行星接近段、小行星交会段、小行星近距探测(tàncè)段、小行星采样段、返回等待段、返回转移段、再入回收段、主带(zhǔdài)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(jiēduàn)。

其中，小行星探测和采样返回包括9个(gè)阶段，发射(fāshè)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(yuē)1年，其间需实施深空机动、中途修正等操作，直至距离小行星约3万公里处。

随后依次进入小行星(xiǎoxíngxīng)接近段(duàn)、交会段、近距探测段，在(zài)近距探测段按照“边飞边探、逐步逼近”原则，对小行星开展悬停、主动绕飞等探测，确定采样区后进入采样段。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，返回舱与(yǔ)主探测器分离(fēnlí)，之后独自进入再入回收段，预计于2027年底(niándǐ)着陆地球并完成回收。

此后，主探测(tàncè)器继续飞行，前往主带彗星(huìxīng)311P，开展后续探测任务。

这是一个运行于火星与木星轨道间小行星带内的小天体，距离地球约1.5亿(yì)至5亿公里。在苏彦眼中(yǎnzhōng)，其兼具彗星的物质构成(gòuchéng)特征(tèzhēng)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。

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

小行星(xiǎoxíngxīng)探测和采样返回“第一步”

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

这是该系列(xìliè)运载火箭首次执行地球逃逸轨道发射任务。

此前，发射地球轨道范围内的(de)载荷，火箭分离速度(sùdù)为第一宇宙速度(yǔzhòusùdù)，即每秒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(dìèr)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(biǎoshì)，在综合考量火箭运载能力、履约能力和可靠性等因素后，最终长征三号(chángzhēngsānhào)乙运载火箭成为此次小行星探测之旅的“专属座(zuò)驾”。

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

中国航天科技集团张亦朴(zhāngyìpǔ)告诉记者，地球逃逸轨道高度高，火箭要挣脱地心引力束缚所需的能量(néngliàng)多、速度快，不到万分之一速度差(chà)，都会造成探测器距离小行星百万公里级误差。

“火箭入轨时的速度超过每秒10公里，只有将误差控制(kòngzhì)在每秒1米之内才能将天问二号探测器精准(jīngzhǔn)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，要投中位于北京(běijīng)的篮筐，还要保证篮球入筐时的飞行角度和(hé)速度。

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

“由于目标小行星(xiǎoxíngxīng)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(shuō)，研制团队针对连续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适应性。

他告诉记者，小行星探测任务相比常规发射受到更多约束(yuēshù)，涉及火箭、载荷、测控、空间(kōngjiān)、时间等方面，相关设计工作量是以往(yǐwǎng)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(kōngjiān)和宇宙空间进行探测，其中一个目标(mùbiāo)所在轨道与太阳间距(jiānjù)将达到约3.74亿公里，较传统绕地球卫星与太阳之间的距离更远。

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

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

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

在跨越亿万公里的星际征途中(zhōng)，精准(jīngzhǔn)导航至关重要。去年12月27日，我国在上海(shànghǎi)松江、西藏日喀则(rìkāzé)、吉林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、东北的两大深空探测“巨眼”正式启用。

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

在中国科学院上海天文台射电天文科学与技术研究室主任郑为民看来，我国甚长基线干涉测量网将(wǎngjiāng)像一组精准感受风筝(fēngzhēng)方位的“智能(zhìnéng)牵线”——即使风筝飞入云端看不见(kànbújiàn)，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。

“这种跨越时空的守望，可大幅提高探测器关键段轨道精度，描绘天问二号(èrhào)探测器的星际航线，以更少(gèngshǎo)燃料飞向更远(yuǎn)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(èrhào)任务，推动星际探测征程接续前进，迈出了深空探测的新一步。”国家航天局局长单忠德说，任务实施周期长，风险难度大，后续(hòuxù)还将(jiāng)经历10余个飞行阶段(jiēduàn)。期待天问二号按计划完成各项探测任务，取得更多(duō)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(shì)序章。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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