作者:马卓敏 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/6/9 16:53:18
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小行星探测:让我国从航天大国走向强国

 

近日,美国国家航空航天局(NASA)宣布,将在2022年前去探访一颗神秘的金属小行星---灵神星(16Psyche)。

科学家之所以对这颗小行星产生浓厚兴趣,是因为其全部由金属构成,包括铁、镍、黄金、铂金等。

就在前不久,我国著名空间飞行器总体、信息处理专家叶培建院士在一次小行星探测学术报告会上也表示,我国正规划实施小行星探测任务,并预计于2020年后发射小行星探测器。

那么,各国争先探测小行星的意义是什么?迄今我国在小行星探测上取得了哪些阶段性进展,还有哪些技术壁垒需要克服?相较于庞大的花销,小行星探测又是否值得?

带动太空经济发展

一般而言,小行星是太阳系中类似行星环绕太阳运动,但体积和质量比行星小得多的天体。中科院紫金山天文台行星科学与深空探测实验室主任季江徽告诉《中国科学报》记者,开采小行星的意义在于探测并“攫取”小行星上潜在的稀有矿物,比如可能存在的钻石、铂金等。

他解释小行星采矿是对资源的综合开发利用,如灵神星是一颗几乎完全由金属构成的M型小行星,而M型小行星含有丰富的铁镍及稀有金属资源,将在未来对地球及人类创造巨大的经济效益,推动人类科技和文明发展。

据介绍,目前美国已有三家公司宣布了实施小行星采矿计划,分别是行星资源公司、深空工业公司、开普勒能源和太空工业公司。另外,英国小行星采矿公司也在说服政府为小行星采矿提供政策支持。

“小行星采矿将全面带动一种未来的重要经济形式---太空经济。”季江徽表示,灵神星上仅500米直径内所蕴含的铂金资源就相当于整个“铂族金属公司(Platinum Group Metals)”迄今为止所有历史开采量的总和。

此外,他认为如灵神星这样的近地天体上的水资源,还可为未来人类深空探测或星际移民所充分利用。“人类终将走出地球,走出太阳系。探测小行星对于人类未来移民太空具有重要意义。”

我国阶段性进展仍具局限性

小行星探测对于我国的航天事业尤其是深空探测事业,无疑具有重要的积极影响。

据季江徽介绍,通过实施小行星探测计划,可以显著提升我国航天事业在国际上的地位,其将成为我国从航天大国迈向航天强国的标志性事件。

截至目前,我国对小行星的探测主要成果是“嫦娥二号”对图塔蒂斯小行星的探测,并已完成了对小行星的光学观测和自主轨道确定等工作。

通过对图塔蒂斯的测定轨精度进行详细分析,以及对飞越时刻拍照和对小行星成像效果进行模拟仿真等,中科院紫金山天文台团队对“嫦娥二号”与图塔蒂斯的交会时刻和距离进行了准确的测算。

“通过光学图像,我们研究了图塔蒂斯的基本物理特性及表面地质特征,并因此推断出了小行星的撞击历史等基本数据。”季江徽表示。

此外,中科院地质与地球物理研究所研究员林杨挺也强调,目前我国对小行星的探测还主要局限于发现、测量、遥感数据分析等阶段,“嫦娥二号”对图塔蒂斯小行星的近距离观测取得了比较直观的认识。

“如今我国在小行星探测上取得的相关成果,意义更偏重于科学研究,而小行星采矿才更具实用价值。”季江徽坦言。

还须克服诸多技术壁垒

针对于欧美正在开展或预备开展的一系列深空探测计划,包括小行星和彗星的探测项目,中科院地质与地球物理研究所副研究员何宏青承认,小行星探测花费是无法计数的,其开采价值还主要取决于特定小行星的矿物类型、丰富程度以及该矿物在地球上的经济、科学、战略意义及其稀缺程度。

“小行星探测对于我国的国家航天事业来说,极具挑战性,其主要基础来源于探月工程以及后续的火星探测计划。”季江徽表示,叶培建院士指出的技术途径非常合理,即让探测器在小行星表面着陆,或休眠或开展探测,其间将小行星作为摆渡平台,当小行星到达合适的位置,探测器再飞向深空。

“由于小行星探测的特殊性,例如弱引力、目标物理特性、轨道特性等,必须做到清晰完备了解和掌握,所以还需要我们进一步发展一些新的探测技术。”季江徽举例,如自主导航与管理、表面弱引力附着与取样技术、高速再入大气返回技术、电推进或离子推进技术、轨道设计技术等都将是未来攻坚的重点和难点。

何宏青认为,目前我国的探月项目“嫦娥工程”以及正在开展的火星探测计划,无疑对我国开展更远的小行星探测积累了成功的经验,奠定了良好的理论、技术、工程基础。

他建议,未来我国开展小行星探测,还需要在飞船远程控制、附着与采样返回上开展系统性的预先研究,加强这些方面的技术积累与核心技术突破。

此外,季江徽表示,我国要想在小行星探测上继续发挥主动,还需要在飞船远距离测控、飞船着陆、原位采样分析等方面加强核心技术突破,在飞船能源动力、探测工具仪器、原位分析技术、工程学等方面不断优化和积累经验。

 
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2017/6/9 17:38:09 lanyun1973
对于太空探索本人持保留意见,感觉现实意义不大,对于中国人的生活提高并没有太多实际意义,能源、生命科学、新材料开发、智能机械人研发这些紧迫且需大量投入的方面却被太空科技所占用,就算现在的发展速度,中国人也不可能在200年到火星定民并大量采矿输送给地球!
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