在今年的政府工作報告中,航空航天被列為國家重點打造的新興支柱產(chǎn)業(yè)。作為航天領域的代表,全國人大代表、中國航天科技集團五院研究員孫澤洲見證著近年來中國航天穩(wěn)健發(fā)展的步伐,從月球到火星,一步步走向浩瀚宇宙。今年,中國航空航天事業(yè)又將迎來諸多關鍵節(jié)點,天問二號的追星之旅進展如何?嫦娥七號又將開啟怎樣的新征程?火星載人旅行還有多遠?
按照計劃,在今年7月前后,中國首艘小行星探測器天問二號將抵達近地小行星2016HO3,對其進行伴飛探測,并擇機開展取樣返回工作。在孫澤洲看來,相較于月球、火星等太陽系中的大天體探測,小行星采樣返回有許多未知性,為這次探測增加了挑戰(zhàn)。

孫澤洲:小天體本身很遠,又很小,我們在地基的各種觀測方式很難對它有準確的了解。不像我們到月球,我們先去環(huán)繞,包括去火星,有很多遙感的信息,像天問二號要去采樣小行星,其實現(xiàn)在對它的軌道特性和表面特性等等,并不能完全掌握。
更棘手的是,像2016HO3這樣的小天體引力極弱,這對天問二號的探測和返程來說,無疑難度再“+1”。
孫澤洲:小天體質量非常輕,它的引力非常弱,所以一般很難在小天體上進行著陸。探測器跟小天體接觸過程中,如果控制不好,碰一下之后它就會遠離小天體。因為沒有重力的輔助作用,讓它形成穩(wěn)定的狀態(tài)。還有一個就是樣品返回的過程,我們地球的再入返回速度,包括從月球回來的再入返回速度,是第一宇宙速度或者是接近第二宇宙速度。但小天體在行星軌道的返回,是一個大于12公里每秒的再入返回速度,速度大了之后就帶來很多的防熱和控制等等問題。

面對諸多挑戰(zhàn),如何將不確定化為確定性?孫澤洲回應,天問二號實際是邊飛邊探,抵近小行星2016HO3之后對它進行詳細的探測測量后,再制定采樣策略。
孫澤洲:天問二號已經(jīng)開始追星之旅,可以說相關的技術、設計、仿真,包括地面實驗驗證還是比較充分的,應該說我們有充分的信心才能夠開啟追星之旅,就說明相關的技術,應該說,我們都已經(jīng)突破了。

如果說天問二號任務是一場“開盲盒式”的追星之旅,那么今年要執(zhí)行的嫦娥七號任務則是一次向月球“無人區(qū)”的深度挺進。與此前對月球中低緯度地區(qū)的探測不同,嫦娥七號著陸的目標地點預計為月球南緯85度以上南極-艾特肯盆地,那里的地形崎嶇,從投影來看,像玫瑰花一樣。孫澤洲表示,月球的極區(qū)存在永久的陰影坑,由于地形原因,這里可能永遠照射不到陽光,也正因此,這里可能就存在水冰。
孫澤洲:嫦娥七號的科學目標有很多,其中一個也是圍繞著在月球的極區(qū)去尋找水冰存在的證據(jù)。嫦娥七號它是要在月球南極的極區(qū)著陸,大家如果注意到月球的形貌的話,就會發(fā)現(xiàn)月球的兩極是比較崎嶇的。如果形象來講,從極區(qū)的投影來看,就像一朵玫瑰花,但是很崎嶇之后,其實地形的遮擋,而太陽的入射的太陽高度角又比較低,所以地形的遮擋就會導致光照的不確定性變大了。光照條件會隨著地形的影響,光照條件還存在一些不確定性等等,其實這些都給嫦娥七號在月球極區(qū)著陸增加了很多新的技術挑戰(zhàn)。
如何克服這樣的技術挑戰(zhàn)?

孫澤洲:首先要知道我們自己在哪、我們要落到哪,相當于導航能力要有很大的提高,同時控制要更精準。
隨著深空探測不斷推進,一個浪漫的問題被頻頻提起:普通人什么時候能去火星旅行?孫澤洲的回答冷靜而坦誠。
孫澤洲:在技術現(xiàn)實的約束下,我們往返火星大概需要三年的時間。
孫澤洲告訴記者,火星遠比月球遙遠,如今人類探索深空,主要還是依靠化學推進劑和電推技術,受限于這樣的動力水平,往返火星的周期長達三年左右,短期內(nèi)實現(xiàn)載人登陸火星仍有諸多難關。
孫澤洲:大家都知道去火星有26個月的窗口期,其實從火星返回地球,同樣也有26個月的窗口,這是基于現(xiàn)有的化學推進的一個動力的基礎上。而實際上現(xiàn)在人類單次在太空駐留的時間大概只有400多天的時間,我覺得這樣一個時間的變化對航天員的身體,包括心理的適應性來講,又提出了很大的一個挑戰(zhàn)。
不僅是對航天員的身心能力提出挑戰(zhàn),載人探測火星與無人探測火星,提出的物資保障需求、對飛行器可靠性的要求等,都讓這項任務的成本與難度都呈幾何級增長。
孫澤洲:一個人去火星,他需要的環(huán)境保障,包括飲食飲水等等這些,雖然有很多可以做到很大程度的再生利用,但還是需要有很多的消費品。這樣一來,使得載人去火星任務規(guī)模會很大,就會帶來一系列的技術的需求。比如我們要入軌的能力要很高,需要更大推力的火箭,包括飛行器的可靠性,還要考慮到應急返回。
除了深空探測的技術突破,空間碎片的防御與治理,也是航天發(fā)展過程中無法回避的問題。孫澤洲表示,隨著人類太空活動日益頻繁,地球軌道上的空間碎片對低軌衛(wèi)星、空間站等航天器的安全威脅愈發(fā)突出,而空間碎片的治理,需要全世界的共同努力。

孫澤洲:太空雖然很大,但實際上,人類的活動越來越多,入軌的航天器也越來越多,近地的太空碎片對航天器的安全性的影響肯定是越來越突出。我覺得這里面,從整個全世界角度來講,對空間的這種碎片的治理,大家都應該積極去履行自身的責任,最大限度降低空間碎片的形成。
從嫦娥三號落月時說的“月球已近、火星尚遠”,到天問一號著陸時說的“火星已近、夢想尚遠”——孫澤洲用這兩句話,勾勒出中國航天十年來的心路歷程。今年的政府工作報告和“十五五”規(guī)劃綱要草案中,行星探測二期、小行星防御、太陽系邊際探測……一連串關鍵詞被寫入國家發(fā)展藍圖。
孫澤洲:在今年的政府工作報告中,也把航空航天列為我們國家要重點打造的新興支柱產(chǎn)業(yè)。在“十五五”規(guī)劃綱要草案中其實也提到了要提早地來部署面向2035年的國家重大科技項目。其中,也把深空探測列為一個重要的方向,也明確提出要論證實施行星探測二期工程,包括還有小行星防御工程,太陽系邊際探測工程等等,有一系列的描述。作為一名航天人,我覺得今年乃至未來5年的發(fā)展方向,應該說對于航天來講也是難得的發(fā)展機遇,當然也是一種發(fā)展的責任。
太空中,那顆叫火星的星星,還遠,也不遠。
編輯:陳琦