邁向更遠(yuǎn)的深空：我國的遠(yuǎn)期深空探測計(jì)劃

我國將深空定義為距離地球約等于或大于地月距離（約38萬公里）的宇宙空間，將對地球以外天體開展的空間探測活動(dòng)稱為深空探測。深空探測拓展了人類對地球、太陽系和宇宙的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)空間資源的開發(fā)利用與空間科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，是大國競爭的重要領(lǐng)域。

20世紀(jì)50年代以來，人類已開展260余次深空探測任務(wù)，最遠(yuǎn)的探測器距離地球超過200億公里。目前月球探測、火星探測、小行星與彗星探測、太陽探測、水星與金星探測、巨行星及其衛(wèi)星的探測是深空探測的幾大重點(diǎn)方向。

我國在2003年啟動(dòng)探月工程，正式開啟深空探測的序幕。如今，探月工程“繞、落、回”三步走圓滿收官，達(dá)成月面軟著陸、人類首次月背軟著陸和月球采樣返回等眾多里程碑成就。行星探測工程拉開序幕，“天問一號(hào)”一舉完成火星環(huán)繞、著陸和巡視探測，實(shí)現(xiàn)我國在深空探測領(lǐng)域的技術(shù)跨越，充分展現(xiàn)出航天工業(yè)的金牌實(shí)力。

嫦娥五號(hào)探測器著陸月球示意圖

今天，深空探測已成為全世界極為活躍的科技前沿領(lǐng)域之一。我國制訂了月球、火星、木星及衛(wèi)星、小行星彗星和太陽系邊際探測發(fā)展規(guī)劃，未來將持續(xù)在深空探測領(lǐng)域取得新的突破，向建設(shè)航天強(qiáng)國邁出關(guān)鍵步伐，為人類文明作出重要貢獻(xiàn)。

建設(shè)國際月球科研站與載人登月

根據(jù)《2021中國的航天》白皮書，在月球探測方面，未來五年，我國將發(fā)射嫦娥六號(hào)探測器，開展月球極區(qū)采樣返回；發(fā)射嫦娥七號(hào)探測器，實(shí)現(xiàn)月球極區(qū)高精度著陸和陰影坑飛躍探測。后續(xù)研制發(fā)射嫦娥八號(hào)探測器，與國際伙伴合作建設(shè)國際月球科研站。

月球南極是未來的探測重點(diǎn)。月球南極存在極晝極夜現(xiàn)象，極晝持續(xù)180多天，可以為科研活動(dòng)提供連續(xù)光照和能源支持；月球南極存在永久陰影區(qū)，可能蘊(yùn)含儲(chǔ)量豐富的水冰，這些都是月球科研站建設(shè)運(yùn)行的關(guān)鍵資源。

嫦娥六號(hào)、七號(hào)、八號(hào)屬于探月四期工程。嫦娥六號(hào)是五號(hào)的備份，早已研制完成，具有相同的采樣返回能力，目標(biāo)可能選在月球背面南極的艾特肯盆地，預(yù)計(jì)2024年前后實(shí)施。

嫦娥七號(hào)計(jì)劃在月球南極著陸，對月球水冰資源、環(huán)境氣候和地形地貌等開展勘察。嫦娥八號(hào)將持續(xù)深化月球科學(xué)探測與應(yīng)用，進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)月面試驗(yàn)，為構(gòu)建月球科研站做前期探索。

預(yù)計(jì)2035年，我國將通過多國合作的方式，初步建成國際月球科研站，以及月球通信網(wǎng)絡(luò)和指揮中樞等配套設(shè)施。在月球表面，各類著陸器和探測器協(xié)同開展月球資源開發(fā)和原位科學(xué)研究，為人類社會(huì)發(fā)展注入新的活力。

載人登月是月球科研站的重要支撐。我國持續(xù)推進(jìn)重型運(yùn)載火箭和新一代載人飛船的研制，以支持更遠(yuǎn)距離的深空探測。重型火箭近地軌道運(yùn)載能力將達(dá)到100噸級別，新一代載人飛船瞄準(zhǔn)載人登月和更遠(yuǎn)宇宙，為載人深空探測奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

我國新一代載人運(yùn)載火箭模型

行星探測精彩紛呈

行星探測方面，我國將發(fā)射小行星探測器，開展火星采樣返回、木星系及行星際穿越探測任務(wù)。

小行星探測任務(wù)名為“天問二號(hào)”，預(yù)計(jì)2025年發(fā)射，任務(wù)周期10年，將在一次任務(wù)中完成對2016 HO3小行星的近距離探測、采樣返回和對133P彗星的繞飛探測。

天問二號(hào)探測器由主探測器和返回艙兩部分組成，它將在國際上首次使用附著采樣技術(shù)，預(yù)期采集樣品更多。送回樣品后，探測器將用7年時(shí)間飛抵彗星，研究主帶彗星形成和演化、氣體活動(dòng)機(jī)制等問題。

“天問一號(hào)”的著陸器和巡視器示意圖

火星采樣返回將在2030年前實(shí)施，包括兩個(gè)探測器，通過兩次發(fā)射，分別到達(dá)火星。一個(gè)探測器在火星著陸，采集火星土壤和巖石樣品，進(jìn)行樣品封裝，再從火星表面起飛上升；另一個(gè)探測器運(yùn)行在火星軌道等待樣品抵達(dá)，再經(jīng)過環(huán)火軌道交會(huì)、樣品捕獲和轉(zhuǎn)移后，最后啟程從火星返回地球。

木星是太陽系最大行星，有60多顆衛(wèi)星，木星系因此被稱為“小太陽系”，而木衛(wèi)二的鹽水海洋環(huán)境中可能孕育生命。開展木星系統(tǒng)探測，對研究太陽系起源和演化、生命起源和演化都有極大幫助。

按照初步設(shè)想，我國的木星探測任務(wù)將由木星系探測器和行星際穿越器組成。兩個(gè)飛行器共同發(fā)射，在到達(dá)木星前分離，行星際穿越器在木星借力后飛往天王星，開展行星際穿越探測，同時(shí)木星系探測器在實(shí)施軌道機(jī)動(dòng)后開展木星及木衛(wèi)四探測，它們將為木星系和行星際研究獲取重要數(shù)據(jù)。

太陽系邊際探測

隨著探月工程、火星探測等一系列深空探測任務(wù)的成功開展，我國建成了功能完備、性能先進(jìn)的深空測控網(wǎng)，大推力運(yùn)載火箭技術(shù)逐漸成熟，深空探測器研制能力不斷提升，已初步具備太陽系邊際探測的能力。

太陽系邊際探測是飛行到距離太陽約100AU（150億公里）的日球?qū)舆吔玳_展探測活動(dòng)，對于研究太陽系起源與演化、太陽風(fēng)在行星際空間的傳播過程等科學(xué)問題，牽引空間核動(dòng)力、超遠(yuǎn)距離深空測控通信等尖端技術(shù)發(fā)展，建立恒星系空間探索能力，都具有非常重要的意義。

我國正在深化論證太陽系邊際探測實(shí)施方案。根據(jù)科學(xué)家的初步設(shè)想，近期目標(biāo)是在2049年前后，抵達(dá)100AU的太陽系邊際，距太陽約150億公里遠(yuǎn)，飛抵日球?qū)舆吘墶?/p>

這個(gè)方案初步規(guī)劃了3項(xiàng)任務(wù)。一是沿著日球?qū)颖羌夥较蛱綔y，前往銀河系中央方位，這也是旅行者1號(hào)、2號(hào)的飛行區(qū)域?？紤]到飛行時(shí)間和天體借力，飛行任務(wù)最好是在2024年左右開展，通過配置更加豐富先進(jìn)的科學(xué)載荷，可以實(shí)現(xiàn)對太陽系邊際和星際空間更加深入的探測，途中還可根據(jù)飛行情況對半人馬族小天體等目標(biāo)開展探測。

第二項(xiàng)任務(wù)是向日球?qū)游膊糠较虻奶綔y，背離銀河系中央方位，發(fā)射時(shí)機(jī)也是在2024年左右。目前還沒有探測器飛到這個(gè)位置，如果任務(wù)實(shí)施，將填補(bǔ)國際空白。

第三項(xiàng)任務(wù)是日球?qū)訕O區(qū)方向的探測。在前兩項(xiàng)任務(wù)基礎(chǔ)上，隨著推進(jìn)技術(shù)、電源技術(shù)、測控通信技術(shù)等進(jìn)一步突破發(fā)展，探測器將垂直黃道面，向太陽極區(qū)方位飛行，實(shí)現(xiàn)太陽高緯度就位探測及恒星際物質(zhì)特性探測。

更加遙遠(yuǎn)的未來，我國可能在21世紀(jì)末，實(shí)現(xiàn)探測器飛躍1000AU距離，到達(dá)太陽引力透鏡焦點(diǎn)區(qū)域開展探測活動(dòng)。（作者：楊詩瑞）