太空采樣返回不簡單

楊宇光

20l了年12月20日，美國國家航空航天局公布了新一輪

“新邊疆”計劃項目的初選結(jié)果。其中，彗星表面采樣和無人機登陸泰坦星的這兩個提案獲選。這一遴選結(jié)果使得深空探測中的采樣返回任務(wù)再次引起人們的關(guān)注。

大天體和小天體特點迥異

人類利用航天器對太陽系的天體進(jìn)行科學(xué)考察，這包括遠(yuǎn)距離觀測、飛掠探測、軌道勘察、高速撞擊、軟著陸原位探測、巡視探測和采樣返回等方式。這些探測方式各有特點和難度，而采樣返回是其中技術(shù)挑戰(zhàn)較大的一種。

無論對何種天體進(jìn)行考察，抵達(dá)目的地是最基本的要求，這項要求的難度主要是由目標(biāo)天體的軌道和引力特點決定的。

因此，探測器抵達(dá)距離地球最近的月球從軌道特點來說相對容易，但由于月球是一個很大的天體，其引力會給探測器帶來不小的麻煩。

從地球出發(fā)的探測器在到達(dá)月球附近后，需要減速超過800米/秒才能進(jìn)入環(huán)繞月球的軌道，而降落在月球表面則需要航天器具備將自己的速度改變到大約2500米/秒的能力，這意味著探測器超過一半的重量都要留給推進(jìn)劑。

與月球相比，類似小行星/彗星這樣的小天體采樣返回則有著完全不同的特點。

由于這些天體距離地球遙遠(yuǎn)，且與地球的相對位置處于經(jīng)常變化的狀態(tài)，因此能夠到達(dá)這些天體的軌道以及發(fā)射窗口機會都受到很大的限制，一旦錯過可能要等數(shù)年。而從地球出發(fā)到達(dá)這些天體也至少要數(shù)月的時間，幾千萬甚至上億公里的遙遠(yuǎn)距離會給工程實施帶來很多困難。……