振荡天星与神秘彗星:天问二号的问天之旅
2025年5月29日1时31分,天问二号从西昌卫星发射中心搭乘长征三号乙火箭起飞,开启了长达10年的太阳系探索之旅。在两年半时间内,它将对小行星2016HO3进行飞抵、探测和采样。将采样的样品送回地球后,天问二号还将继续花费7年时间去探测彗星311P,所以它有两个探测目标。整个任务长达10年,最远距离地球5亿公里,预计将创造中国与世界航天的多个新纪录。
首先的问题是,为什么要选择这两个目标?
第一个探测目标是小行星2016HO3,内行从这个命名就能看出它是:2016年4月下半月(27日)发现的第89个小天体。具体而言,这个编号的意思是:2016年,第H时段(每个时段代表半个月,H = 8,即4月下半月),在这个时段内把字母表循环3遍后到了字母O,但这个字母表中不包括字母I,即只有25个字母,剔除I后字母O编号14,所以它的序号是3 × 25 + 14 = 89。它还有一个小天体的标准数字编号469219,以及发现它的夏威夷大学在2019年以夏威夷语起的名字“Kamo`oalewa”,这个名字有一个酷炫的涵义“振荡天星”。
“振荡”体现在它一直在地球附近,但并不像月球一样稳定地环绕。“天星”体现在它围绕太阳公转,没有被地球引力束缚成为地球的卫星。它绕太阳公转的轨道周期与地球几乎一致(每年会有略微变化),但一直是个地球附近“上蹿下跳”的小跟班,是一个“准卫星”,二者在太空中齐步共舞。
实际上,像它这样的地球准卫星至少还有6颗。但那6颗距离地球很远,受到太阳、地球和其他天体的多体摄动影响,长期来看轨道并不稳定,迟早会被弹走。而2016HO3的轨道目前来看比较稳定,至少几百年内将是地球的稳定小跟班。所以它一经发现立即成为了整个天文界、航天界的“超级网红”,美国宇航局的太阳帆任务、科罗拉多大学的抵近探测任务都瞄准了它,不过中国的天问二号将是它的首个访客。
2016HO3的尺寸非常小,或许只有40 - 100米,大概28分钟就能转一周,它微弱的引力甚至不足以让它成为圆形。地球观测的光谱特征分析表明,它表面或许是硅酸盐的碎石、沙砾和尘土。可以猜想,这类地球准卫星的形成和地球、月球有着千丝万缕的联系。科学家们提出过各种猜想,例如月球被剧烈撞击抛射到太空的碎片、地球早期残余碎片、偶然被捕获的近地小天体等。不过“耳听为虚,眼见为实”,只有天问二号才能揭开它的神秘面纱。因此,2016HO3是天问二号的最核心探测目标,将采集最珍贵的小天体样本送回地球。
另一个探测目标是311P彗星,它又名P/2013 P5,是在2013年8月27日发现的彗星家族新成员。哈勃望远镜瞄准它仔细观察的时候,发现它竟然有6条分岔的尾巴,这与常规彗星仅有1条主要彗尾的特点完全不同。这颗彗星位于太阳系内火星轨道和木星轨道的广阔区域,就像主小行星带的划分一样。但它之所以叫做主带彗星而非小行星,还是因为它呈现很多彗星的特征(例如不断抛洒水冰)。而在此前天文学家的认知中,彗星大部分来自太阳系边缘,主带小行星也因为距离太阳过近很难保留水冰。所以为什么这颗彗星会出现在小行星带,至今还是一个神秘的问题。
此外,它的尺寸也很小,半径或许仅有240米,能形成这种天文奇观着实另类。科学家们怀疑它或许是由一堆带冰“碎石”形成的松散组合,又或者是自己高速旋转成“烘干机”一样导致水冰不断甩出,才形成了这么多尾巴。而且后续的高精度光学观测中,还怀疑它附近有一个“小卫星”环卫,还怀疑它整体的外观因为大量物质抛洒发生了较大改变。遗憾它实在太小,离地球又实在太远,从地球附近很难看清楚这颗彗星到底发生了什么。这就是天问二号第二个使命的重要意义。
下面的问题是,要探测两个这么小、这么远的天体,天问二号需要具备什么样的特殊能力?
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