问题:深空探测进入“深水区”,关键任务如何落地、能力如何跃升? 随着国家对战略性新兴产业的持续布局,深空探测作为航天强国建设的重要一环,正从“到达”走向“精探”“取样”“长期驻留”。今年我国将迎来多个重要节点:天问二号开展小行星探测与取样返回,嫦娥七号赴月球南极极区着陆探测,以及备受关注的载人火星设想如何逐步走向工程实施。 原因:目标更小更远、环境更复杂、系统耦合更强,任务难度明显上升。 全国人大代表孙泽洲指出,相比月球、火星等大天体探测,小行星取样返回的不确定性更突出。近地小行星体量小、距离远,地基观测和既有遥感数据难以对其轨道特性、表面形貌和物质分布作出完全准确判断,探测器需在抵近后再开展精细测量,并据此动态优化方案。更关键的是,小天体引力极弱,探测器在接触、取样和姿态保持时缺少重力带来的“自然稳定”。一旦控制裕度不足,轻微碰触也可能导致探测器与目标快速分离,显著增加任务组织与控制难度。 在返回环节,小行星样品再入速度通常高于月球返回,防热、气动与制导控制要求更严。高速再入带来更高热流密度、更大过载以及更复杂的姿态稳定问题,对热防护材料、结构设计和飞行控制算法提出更高标准。 嫦娥七号的挑战则来自月球南极极区的“复杂地形+复杂光照”。南极附近地貌崎岖、遮挡明显,太阳高度角低,光照条件在短距离内变化剧烈,使着陆区可用光照窗口更难预测。极区还存在永久阴影坑,长期低温环境可能保存挥发物,寻找水冰证据成为重要科学目标,同时也对着陆点选择、载荷配置、能源与热控方案提出更细致的工程约束。 影响:深空任务牵引技术体系升级,并为资源利用与长期探索打基础。 天问二号若实现稳定伴飞、精确取样与安全返回,将推动我国深空探测能力从“遥感观测”迈向“小天体近距离操作与样品回收”,并带动测控通信、导航制导、深空动力、再入返回等关键技术迭代。小行星样品也将为研究太阳系早期演化、行星形成机制和近地天体物质组成提供高价值的一手证据。 嫦娥七号深入月球南极极区,将深入提升对月球资源与环境的认识。若获得水冰等挥发物存在的关键证据,将直接支撑未来月面科研站建设、原位资源利用(制水、制氧、推进剂获取等)以及长期驻留模式设计,也有助于提升我国在月球科学与工程实践中的国际影响力。 对策:以“边飞边探、动态决策”应对不确定性,以系统工程提升极区着陆能力。 针对天问二号不确定性高的特点,孙泽洲表示,任务采用“抵近后精细测量,再制定采样策略”的思路,通过在轨探测数据持续更新模型,降低先验信息不足带来的风险。这要求飞控、导航、探测规划与地面支持形成闭环,依托充分的仿真、地面试验和预案,把不确定因素尽量压缩在可控范围内。 面对月球南极的复杂条件,提升自主导航与精准控制是关键。简单说,就是更准确地“知道自己在哪、要落到哪”,并在复杂光照与崎岖地形下实现高可靠着陆。这不仅需要传感器与算法能力提升,也要求在任务设计阶段统筹能源供给、通信可见性、热控与着陆安全冗余,形成更贴合极区环境的系统方案。 前景:从月球到小行星再到火星,路线图明确,但载人火星仍受“时间、动力与保障”三大约束。 谈及载人火星,孙泽洲给出相对审慎的判断:在现有动力条件下,往返火星总体需要约三年。原因在于火星距离远、轨道相对位置变化快,深空飞行主要依赖化学推进与电推进等成熟体系,推力与能量约束使飞行时间难以大幅压缩。同时,地火转移存在约26个月的发射窗口期,返程同样受窗口限制,任务必须在轨道力学允许的时间窗内实施。 更长航程意味着生命保障、辐射防护、长期可靠性、在轨维修补给、返回再入等系统性挑战集中放大。载人火星并非单点技术突破即可实现,而是运输、居住、生存、能源、医疗与应急处置等综合能力的整体跃升。可以预见,未来一段时期深空探测仍将以无人任务为主,持续积累对火星环境、资源条件与飞行控制的认识,为更高阶任务逐步夯实工程基础。
从近地小行星到月球南极,从无人探测到载人设想,中国航天正以更务实的路径拓展人类认知边界。这些看似遥远的探索,也是新材料、新能源、人工智能等前沿技术的综合验证场。正如孙泽洲所言:“每个0.1%的技术突破,都在为未来的星辰大海铺就路基。”在迈向航天强国的路上,既要有仰望星空的勇气,也离不开脚踏实地的推进。