距離中秋和國(guó)慶還有好些日子，但遠(yuǎn)在火星的祝融號(hào)和天問一號(hào)環(huán)繞器已經(jīng)開始放長(zhǎng)假了。

從今天起，太陽橫插到了地球和火星之間，開始干擾地火通訊，在未來的大約1個(gè)月內(nèi)，地面將不再主動(dòng)向天問祝融發(fā)送信號(hào)。

如今已巡火百余日的祝融號(hào)，是我國(guó)首個(gè)行駛里程突破1000米的地外巡視器，為我國(guó)深空探測(cè)事業(yè)取得了新的輝煌。

北京航天飛行控制中心慶?！白Ｈ谔?hào)”工作100天的大紅屏 | BACC/微博@北京藍(lán)龍

而近期的熱播劇《你是我的榮耀》，雖說劇情純屬虛構(gòu)，但主人公于途作為中國(guó)航天人的縮影，帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)披荊斬棘近10年，在最后一集大結(jié)局中，成功將“搜神號(hào)”深空探測(cè)器送上太空。

所謂深空探測(cè)，指的是離開地球，前往更遙遠(yuǎn)的太空深處而展開探測(cè)活動(dòng)。

不論是劇中，還是在現(xiàn)實(shí)，我國(guó)的深空探測(cè)器從無到有，都已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)飛出了地球搖籃，向著更廣闊的宇宙空間邁進(jìn)。

今天就來聊一聊，現(xiàn)實(shí)中“于途”們所在的中國(guó)深空探測(cè)事業(yè)，并展望一下未來的“搜神號(hào)”們。

《你是我的榮耀》劇中的“搜神號(hào)”太陽系邊際探測(cè)器

太長(zhǎng)不看版

1.月球探測(cè)已完成“繞、落、回”三步走，未來將考察月球南極，建立國(guó)際月球科研站，實(shí)施載人登月；

2.首次火星探測(cè)任務(wù)已完成，未來將進(jìn)行火星采樣返回任務(wù)，開展載人登陸火星；

3.實(shí)施小行星采樣返回任務(wù)，并對(duì)彗星作環(huán)繞探測(cè)；

4.環(huán)繞探測(cè)木星系統(tǒng)并在木衛(wèi)四上著陸，飛掠探測(cè)天王星；

5.以“搜神號(hào)”為代表的太陽系邊際探測(cè)，將從多個(gè)方向探測(cè)太陽系邊際；

6.未來發(fā)展的愿景目標(biāo)：突破10000天文單位飛行技術(shù)，開展恒星際探測(cè)。

嫦娥探月

“搜神號(hào)”定位為太陽系邊際探測(cè)器，其目的地非常遙遠(yuǎn)，代表我國(guó)深空探測(cè)的未來。而在當(dāng)下，我國(guó)深空探測(cè)尚聚焦于月球和火星。

月球，作為距離地球最近的天體，一直是各國(guó)開展深空探測(cè)的起點(diǎn)與基礎(chǔ)。

2000年，《中國(guó)的航天》白皮書首次明確提出，開展以月球探測(cè)為主的深空探測(cè)發(fā)展目標(biāo)——中國(guó)深空探測(cè)事業(yè)由此起步。

“繞、落、回”三步走

2004年，我國(guó)探月工程“嫦娥工程”正式立項(xiàng)，工程分“繞、落、回”三步走，計(jì)劃2020年前完成任務(wù)目標(biāo)。[1]

中國(guó)探月工程標(biāo)識(shí) | CNSA/微博@Memorian-QN

2007年發(fā)射的嫦娥一號(hào)實(shí)現(xiàn)了我國(guó)探月一期 “繞”的目標(biāo)。

2010年發(fā)射的嫦娥二號(hào)，通過一次任務(wù)完成了月球、日地拉格朗日L2點(diǎn)、圖塔蒂斯小行星的多目標(biāo)探測(cè)，為后續(xù)“落”月奠定了基礎(chǔ)。[1]

嫦娥二號(hào)與嫦娥一號(hào)飛行軌道示意圖 | 新華網(wǎng)

2013年發(fā)射的嫦娥三號(hào)成功著陸于月球虹灣以東地區(qū)，我國(guó)由此突破地外天體軟著陸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了探月二期“落”的目標(biāo)。

“玉兔號(hào)”月球車則實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次地外天體的原位和巡視探測(cè)。

嫦娥三號(hào)著陸器與玉兔一號(hào)月球車 |CNSA

2018年發(fā)射的嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)了人類探測(cè)器首次著陸月球背面的壯舉，這也是中國(guó)航天取得的首個(gè)世界第一。

玉兔二號(hào)月球車由此開始了它的月背征途，至今仍在正常工作。截至2021年8月底，玉兔二號(hào)已行駛了約800米。

嫦娥四號(hào)著陸器與玉兔二號(hào)月球車 | CNSA

2020年發(fā)射的嫦娥五號(hào)著陸于月球風(fēng)暴洋北部的呂姆克山附近，并成功采得1731克月壤樣品，實(shí)現(xiàn)了月面采樣返回。

這是我國(guó)最為復(fù)雜的一次深空探測(cè)任務(wù)，標(biāo)志我國(guó)探月工程圓滿實(shí)現(xiàn)了“繞、落、回”三步走的目標(biāo)。

嫦娥五號(hào)著陸器全景相機(jī)在采樣后環(huán)拍成像 | CNSA

考察月球南極

前三期任務(wù)七戰(zhàn)七捷，但我國(guó)的探月工程并未止步于此。放眼未來，已規(guī)劃的探月四期工程將對(duì)月球南極展開一次綜合探測(cè)，為此后各國(guó)一同建立月球科研基地驗(yàn)證部分技術(shù)，做一些前期探索。

四期工程的型號(hào)任務(wù)包括嫦娥六號(hào)至八號(hào)（有時(shí)嫦娥四號(hào)也算在其中），都將由長(zhǎng)征五號(hào)發(fā)射。

探月四期工程規(guī)劃目標(biāo) | 21.6.23港大胡浩講座《九天攬?jiān)隆?/p>

嫦娥六號(hào)與嫦娥七號(hào)均計(jì)劃于2023-2024年發(fā)射。

嫦娥六號(hào)為嫦娥五號(hào)備份，2017年已完成研制工作，計(jì)劃著陸月球背面南極-艾特肯盆地（嫦娥四號(hào)著陸地），執(zhí)行月背采樣返回任務(wù)，這將是繼嫦娥五號(hào)后的第二次月球采樣任務(wù)。

嫦娥六號(hào)月背采樣任務(wù)概述 | 21.6.23港大胡浩講座《九天攬?jiān)隆?/p>

嫦娥七號(hào)全重8.2噸，由軌道器、著陸器、巡視器、小型飛躍探測(cè)器、中繼星五部分組成，將對(duì)月球的地形地貌、物質(zhì)成分、空間環(huán)境進(jìn)行一次綜合探測(cè)任務(wù)，并將與俄羅斯月球26號(hào)展開任務(wù)級(jí)合作。

其中，飛躍探測(cè)器是最大亮點(diǎn)，能夠以自帶動(dòng)力飛入月球南極撞擊坑底部的永夜區(qū)，探測(cè)水冰的分布和豐度。

嫦娥七號(hào)探測(cè)器CG動(dòng)畫 | 航天五院總體部

嫦娥七號(hào)任務(wù)還將部署一顆中繼星，運(yùn)行在300 × 8600 km × 54.8°的環(huán)月橢圓凍結(jié)軌道，為探月四期任務(wù)的探測(cè)目標(biāo)——月球南極地區(qū)提供中繼通信服務(wù)。[2]

嫦娥七號(hào)中繼星新構(gòu)型及軌道示意圖 | 論文[2]

嫦娥八號(hào)預(yù)計(jì)于2027年前后發(fā)射，除繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)探測(cè)試驗(yàn)外，將著重開展一些月面試驗(yàn)，以驗(yàn)證月球科研基地構(gòu)建所需的關(guān)鍵技術(shù)。

嫦娥八號(hào)探測(cè)器示意圖 | 《國(guó)際月球科研站合作伙伴指南》

國(guó)際月球科研站

在探月四期工程的基礎(chǔ)上，中國(guó)將與俄羅斯展開合作，共同建設(shè)國(guó)際月球科研站，并歡迎有意愿的國(guó)家參與其中。

國(guó)際月球科研站建設(shè)將分為“勘、建、用”三個(gè)工程階段，計(jì)劃2025年至2035年間分兩階段實(shí)施“建”站。2025-2030年，完成建站所需相關(guān)技術(shù)驗(yàn)證；2030-2035年期間，中俄利用各自的重型運(yùn)載火箭共同實(shí)施ILRS-1至ILRS-5五次大型建站任務(wù)，最終建成從月軌到月面多層次的長(zhǎng)期無人自主運(yùn)行、遠(yuǎn)景有人參與的綜合性科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施。

國(guó)際月球科研站建設(shè)發(fā)展階段規(guī)劃 |《國(guó)際月球科研站合作伙伴指南》

國(guó)際月球科研站主要建站任務(wù)組成及系統(tǒng)定義 |《國(guó)際月球科研站合作伙伴指南》

國(guó)際月球科研站概念圖 |《國(guó)際月球科研站合作伙伴指南》

當(dāng)我國(guó)主導(dǎo)的國(guó)際月球科研站逐步建成時(shí)，重型運(yùn)載火箭也將服役，我國(guó)的載人月球探測(cè)便近在眼前。

有人月球探測(cè)規(guī)劃

目前，我國(guó)載人登月飛行器、新一代載人飛船、新一代載人運(yùn)載火箭（921火箭）都已進(jìn)入研制階段。

根據(jù)現(xiàn)有論證方案，中國(guó)首次載人登月最快可在2025至2030年間實(shí)現(xiàn)，計(jì)劃使用2發(fā)新一代載人火箭分別發(fā)射載人飛船和登月著陸器，二者在環(huán)月軌道上交會(huì)對(duì)接，航天員轉(zhuǎn)移至著陸器后登陸月球。

后續(xù)從月球返回地球的流程，則與阿波羅計(jì)劃、嫦娥五號(hào)等大同小異。

921火箭及其載人登月方案 | 21.6.24港大龍樂豪講座《長(zhǎng)征火箭與中國(guó)航天》

921火箭載人登月技術(shù)架構(gòu) | 21.8.29龍樂豪講座《長(zhǎng)征火箭與中國(guó)航天》

依據(jù)論文設(shè)想，未來我國(guó)載人月球探測(cè)任務(wù)將圍繞“建立可供航天員長(zhǎng)期駐留、生活、進(jìn)行科學(xué)作業(yè)與生產(chǎn)的月球科研站”這一目標(biāo)展開，任務(wù)可劃分為3個(gè)階段：

實(shí)施登月階段。通過數(shù)次無人與有人登月任務(wù)，建成月面移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，一次任務(wù)具備不少于7天5次出艙活動(dòng)能力。駐月能力拓展階段。建立起可供航天員中期月面駐留與生存的中小型月面活動(dòng)支持系統(tǒng)，開展月面科研試驗(yàn)活動(dòng)。月球科研站階段。通過人貨分落形式，逐步建設(shè)起長(zhǎng)期運(yùn)行的月球科研站，根據(jù)任務(wù)需求可設(shè)立多個(gè)功能區(qū)域。[4]

月球科研站建設(shè)設(shè)想圖 | 論文[3]

月球科研站功能分區(qū)規(guī)劃 | 論文[4]

此外，內(nèi)部空間巨大、可提供天然防護(hù)的月球熔洞，是未來建立地下載人月球站的優(yōu)勢(shì)位置之一。

未來我國(guó)將開展月球熔洞探測(cè)，旨在實(shí)現(xiàn)人類首次進(jìn)入地外天體地下空間，并探索建立載人月面長(zhǎng)期駐留環(huán)境的潛在場(chǎng)所和資源。

這一階段的探測(cè)也將分為3個(gè)階段：無人設(shè)施進(jìn)入階段、航天員進(jìn)入階段、月球站改造階段。[4]

月球熔洞分布 | 論文[4]

天問探火

就在嫦娥任務(wù)完成前三期目標(biāo)的同一年，我國(guó)的深空探測(cè)已經(jīng)朝著更遠(yuǎn)的目標(biāo)——火星出發(fā)了。

天問一號(hào)首探火星

2020年7月23日，天問一號(hào)探測(cè)器在海南文昌由“胖五”發(fā)射升空，這是我國(guó)首次自主火星探測(cè)任務(wù)。

2021年2月10日，它順利進(jìn)入環(huán)火軌道。經(jīng)過3個(gè)月的著陸區(qū)地形地貌考察后，著陸器于5月15日成功著陸火星烏托邦平原。

我國(guó)首輛火星車祝融號(hào)則于5月22日駛至火星表面，正式開始了它的探火之旅。

中國(guó)行星探測(cè)工程天問一號(hào)任務(wù)標(biāo)識(shí) | CNSA

天問一號(hào)探測(cè)器深空自拍照 | CNSA

如今，“祝融號(hào)”火星車圓滿完成既定巡視探測(cè)任務(wù)，行駛里程已突破1000米。但它不會(huì)就此停下，還將繼續(xù)向?yàn)跬邪钇皆喜康墓藕ｊ懡唤绲貛нM(jìn)發(fā)，獲取更多科學(xué)數(shù)據(jù)，揭開更多火星奧秘。

天問一號(hào)環(huán)繞器在日凌結(jié)束后，則將擇機(jī)進(jìn)入遙感使命軌道，開展火星全球遙感探測(cè)。

天問一號(hào)著陸器與祝融號(hào)火星車合照 | CNSA

祝融號(hào)對(duì)天問一號(hào)著陸進(jìn)入器的降落傘與背罩近距離成像 | CNSA

中國(guó)航天人依靠自己的力量，籌劃了10年，奮斗了6年，第一次自主探火，便一次性完成“繞、落、巡”三個(gè)成就，不可謂不偉大！

火星采樣返回

下一個(gè)階段，火星采樣返回任務(wù)將于2028-2030年實(shí)施，疑似命名為“天問二號(hào)”，以一發(fā)重型運(yùn)載火箭或一發(fā)長(zhǎng)征五號(hào) + 一發(fā)長(zhǎng)征三號(hào)乙的形式發(fā)射。

天問二號(hào)等后續(xù)深空探測(cè)任務(wù)相關(guān)信息 | 21.6.24港大龍樂豪講座《長(zhǎng)征火箭與中國(guó)航天》

根據(jù)相關(guān)論文資料，火星采樣返回任務(wù)發(fā)射窗口日期持續(xù)20天，每天的窗口時(shí)間約5分鐘，從發(fā)射到樣品返回需要約3年時(shí)間，采樣目標(biāo)為1千克。

探測(cè)器由著陸上升器與軌道返回器兩部分組成，前者包括巡航器、著陸器、兩級(jí)上升器，后者包括軌道器和返回器，各器詳細(xì)質(zhì)量如下。[8]

火星采樣返回探測(cè)器結(jié)構(gòu)組成與各器質(zhì)量 | 論文[8]

經(jīng)過近7個(gè)月地火轉(zhuǎn)移飛行后，著陸上升器在靠近火星時(shí)，首先與巡航段分離，之后采取彈道升力式的辦法直接進(jìn)入火星大氣，這與美國(guó)好奇號(hào)/毅力號(hào)類似。

降落著陸為“降落傘+動(dòng)力下降”方案，與天問一號(hào)基本相同。

著陸成功后，在地面測(cè)控支持下，采集火星樣本。樣品在被封裝至上升器后，兩級(jí)上升器適時(shí)發(fā)射，進(jìn)入400~500千米高的環(huán)火軌道，之后完成與軌道返回器的交會(huì)對(duì)接，樣品容器轉(zhuǎn)移等動(dòng)作，這與嫦娥五號(hào)類似。

此后，軌道返回器與上升器分離，等待合適的窗口執(zhí)行變軌動(dòng)作，進(jìn)入火地轉(zhuǎn)移軌道。最終返回艙將與軌道器分離，獨(dú)自攜帶樣品返回地球。[8]

基于天問一號(hào)構(gòu)型的火星采樣返回軌道器示意圖 | 論文[6]

載人登陸火星

載人登火是火星探測(cè)的究極之路，是我國(guó)建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的必然選擇，對(duì)探索地外生命、星際移民、推動(dòng)科技發(fā)展、提高國(guó)家地位和促進(jìn)人類社會(huì)進(jìn)步等具有重要意義。

航天一院院長(zhǎng)王小軍介紹和分析過我國(guó)載人登火任務(wù)的初步方案。任務(wù)可能于2030至2040年代開展，計(jì)劃采用安全性高的人貨分運(yùn)模式，地火轉(zhuǎn)移從高地球軌道（HEO）出發(fā)。

每次任務(wù)需要發(fā)射7發(fā)長(zhǎng)征九號(hào)重型運(yùn)載火箭，其中：1發(fā)發(fā)射擺渡級(jí)，3發(fā)發(fā)射載貨轉(zhuǎn)移級(jí)，1發(fā)為擺渡級(jí)加注燃料，2發(fā)發(fā)射載人轉(zhuǎn)移級(jí)。此外，還有1發(fā)921載人火箭用于發(fā)射載人飛船。

長(zhǎng)征九號(hào)重型火箭論證方案 | 21.8.29龍樂豪講座《長(zhǎng)征火箭與中國(guó)航天》）

擺渡級(jí)負(fù)責(zé)將載貨轉(zhuǎn)移級(jí)和載人轉(zhuǎn)移級(jí)擺渡至HEO，載貨轉(zhuǎn)移級(jí)負(fù)責(zé)將物資設(shè)備送達(dá)火星，載人轉(zhuǎn)移級(jí)在與載人飛船對(duì)接后將航天員送至火星。

航天員計(jì)劃在火星停留500天，任務(wù)結(jié)束后，再由載人轉(zhuǎn)移級(jí)送回地球。[9]

載人火星探測(cè)典型任務(wù)模式架構(gòu)方案 | 論文[9]

載人火星探測(cè)的載人轉(zhuǎn)移級(jí)構(gòu)型示意圖 | 論文[9]

總的來說，載人登火任務(wù)由于飛行距離遠(yuǎn)、轉(zhuǎn)移時(shí)間長(zhǎng)、在軌組裝次數(shù)多、多階段接力飛行等多方面因素，其任務(wù)架構(gòu)復(fù)雜性和所需攻關(guān)的技術(shù)難題都將是前所未有的。[9]

小天體探測(cè)

除了月球和火星，小行星與彗星這類小天體也是深空探測(cè)的熱門目標(biāo)。

國(guó)外小天體探測(cè)歷程 | 論文[5]

我國(guó)至今則仍未真正進(jìn)行過以小天體為目標(biāo)的深空探測(cè)任務(wù)，但嫦娥二號(hào)再擴(kuò)展任務(wù)階段，于2012年12月13日對(duì)圖塔蒂斯小行星進(jìn)行了近距離飛越探測(cè)，為我們深入開展小行星探測(cè)奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)。[5]

嫦娥二號(hào)拍攝的圖塔蒂斯小行星表面各種特征地貌 | 論文[4]

我國(guó)小天體探測(cè)任務(wù)已于2021年初開始工程實(shí)施，任務(wù)可能命名為“鄭和號(hào)”，將在2024-2025年使用長(zhǎng)三乙或長(zhǎng)七甲火箭發(fā)射，計(jì)劃實(shí)施近地小行星2016 HO3取樣返回和主帶彗星311P/PANSTARRS環(huán)繞探測(cè)任務(wù)。[7]

鄭和號(hào)小天體探測(cè)器構(gòu)型及飛行過程示意圖 | 論文[7]

鄭和號(hào)預(yù)計(jì)在發(fā)射約1年后飛抵小行星2016 HO3，之后進(jìn)行約1年的近距探測(cè)并實(shí)施采樣。

為確保成功，鄭和號(hào)準(zhǔn)備了兩種采樣方式：附著采樣（利用4個(gè)末端帶鉆頭的機(jī)械臂以錨定方式著陸小行星）和短暫接觸分離采樣。采樣完成約半年后，攜帶樣品的返回艙返回地球。

軌道器則繼續(xù)飛行約7年，依次飛掠借力地球、火星，利用引力彈弓加速，最終在2033-2034年飛抵主帶彗星311P，而后實(shí)施311P環(huán)繞探測(cè)，為探尋地球水的起源提供線索。[7]

近地小行星2016 HO3的軌道及相對(duì)地球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)示意圖 | NASA/JPL-Caltech

木星系探測(cè)及行星際穿越

除了前面提及的內(nèi)太陽系，我國(guó)未來的深空探測(cè)計(jì)劃還將向更遙遠(yuǎn)的外太陽系進(jìn)發(fā)。

我國(guó)的木星系探測(cè)及行星際穿越探測(cè)任務(wù)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)木星系環(huán)繞探測(cè)與天王星飛越探測(cè)，預(yù)計(jì)將于2029-2034年由長(zhǎng)征五號(hào)火箭發(fā)射。

探測(cè)器由木星系環(huán)繞器和行星際飛越器組成，前者4噸，后者1噸，總質(zhì)量5噸 。[10]

木星系及行星際穿越探測(cè)飛行軌跡 | 論文[11]

為使行星際飛越器能在2049年前飛越天王星，飛行過程中將多次飛掠行星借力加速，最佳的最佳的引力彈弓飛行序列為EVEEJU，即由地球出發(fā)后依次飛掠金星、地球、地球、木星，最終飛掠天王星）。[10]

四種序列的行星際飛行任務(wù)軌道參數(shù)對(duì)比 | 論文[10]

木星系環(huán)繞探測(cè)器此前存在兩種方案：一是木星-木衛(wèi)四軌道器（Jupiter Callisto Orbiter, JCO），二是木星系統(tǒng)觀察者（Jupiter System Observer, JSO）。

前者的分系統(tǒng)任務(wù)為在木衛(wèi)四開展著陸探測(cè)；后者計(jì)劃對(duì)木衛(wèi)一開展飛掠探測(cè)，且在任務(wù)后期將飛往日木拉格朗日L1點(diǎn)。

就最新消息來看，似乎木星-木衛(wèi)四軌道器的方案被選中。該探測(cè)器有可能被命名為“甘德”，以紀(jì)念《甘石星經(jīng)》中中國(guó)古代天文學(xué)對(duì)世界的貢獻(xiàn)。[12]

木衛(wèi)四（上）與火山噴發(fā)中的木衛(wèi)一（下） | NASA

太陽系邊際探測(cè)

《你是我的榮耀》劇中的“搜神號(hào)”，并非完全虛構(gòu)，而是未來我國(guó)太陽系邊際探測(cè)任務(wù)的組成部分。

該任務(wù)的近期目標(biāo)為2049年前后抵達(dá)100個(gè)天文單位（AU）左右的太陽系邊際，探測(cè)研究太陽系及行星的起源與演化、太陽系邊際及鄰近星際空間特性、行星天體物理等科學(xué)問題。

遠(yuǎn)期目標(biāo)為到21世紀(jì)末，突破1000AU飛行技術(shù)，飛抵太陽引力透鏡焦點(diǎn)區(qū)域附近，開展引力透鏡效應(yīng)觀測(cè)、驗(yàn)證廣義相對(duì)論等探索工作。

未來發(fā)展的愿景目標(biāo)為突破1萬AU飛行技術(shù)，對(duì)5~10 萬AU的太陽系引力邊際，開展恒星際探測(cè)并取得重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。[13]

我國(guó)太陽系邊際探測(cè)三期目標(biāo) | 論文[13]

近期太陽系邊際探測(cè)任務(wù)又分為3次，前2次均使用長(zhǎng)征五號(hào)火箭發(fā)射。

第1次為日球?qū)颖羌庹蛱綔y(cè)，飛往日球?qū)宇^部，發(fā)射窗口在2024-2025年，計(jì)劃飛掠木星、天王星、半人馬族小天體等天體。

第2次為日球?qū)颖羌夥聪蛱綔y(cè)，飛往日球?qū)游膊浚ㄔ搮^(qū)域探測(cè)尚屬國(guó)際空白），發(fā)射窗口在2027-2030年，可飛掠火星、木星、海王星等天體。

第3次任務(wù)為日球?qū)訕O區(qū)探測(cè)，計(jì)劃2030年前后發(fā)射，將使用新運(yùn)載火箭、電推技術(shù)、核反應(yīng)堆等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)6AU/年以上的飛行速度。[13-14]

太陽系日球?qū)咏Y(jié)構(gòu)示意圖 | 論文[13]

滿足任務(wù)約束的太陽系邊際探測(cè)飛行序列及飛行軌道示意圖 | 論文[14]

前2次任務(wù)的探測(cè)器主構(gòu)型一致，均采用同位素電池為能源，可搭載50千克科學(xué)載荷。所用推進(jìn)系統(tǒng)有兩種方案，一為3.4噸的嫦娥三號(hào)改進(jìn)構(gòu)型，二為800kg的電推+太陽翼構(gòu)型。 [13]

基于同位素能源的太陽系邊際探測(cè)器主構(gòu)型 | 論文[13]

第3次任務(wù)計(jì)劃采用2800千克的10kWe級(jí)核反應(yīng)堆構(gòu)型，即“搜神號(hào)”所用構(gòu)型，其一端是核反應(yīng)堆電源，另一端是探測(cè)器，兩端通過可展開桁架結(jié)構(gòu)連接，可搭載100千克科學(xué)載荷。

“搜神號(hào)”所用的核反應(yīng)堆構(gòu)型太陽系邊際探測(cè)器 | 論文[13]

相比同位素電池，核反應(yīng)堆電源功率更大、成本更低。推進(jìn)系統(tǒng)則采用高比沖的離子電推進(jìn)，從而減少所需燃料，增大總沖，為長(zhǎng)時(shí)間深空飛行提供超過20000小時(shí)的動(dòng)力。

此外，超遠(yuǎn)距離深空測(cè)控通信技術(shù)、深空自主技術(shù)、高可靠長(zhǎng)壽命技術(shù)、行星際軌道設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)、新型科學(xué)載荷技術(shù)，都是“搜神號(hào)”必需突破并掌握的技術(shù)。

基于此核反應(yīng)堆構(gòu)型的探測(cè)器，還可開展海王星環(huán)繞探測(cè)任務(wù)。探測(cè)器可在2028~2031年發(fā)射，2040年前到達(dá)海王星實(shí)現(xiàn)極軌環(huán)繞探測(cè)；飛行途中, 至少順訪1顆主帶小行星、1顆半人馬小天體；抵達(dá)海王星時(shí)利用穿透探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)海王星大氣和海衛(wèi)一的穿透探測(cè)。[15]

海王星環(huán)繞探測(cè)概念圖 | 論文[15]

回望中國(guó)深空探測(cè)發(fā)展之路，從嫦娥一號(hào)到天問一號(hào)，無數(shù)“于途”們?yōu)橹畩^斗，實(shí)現(xiàn)了從近地到深空，從月球到火星的跨越。如今的中國(guó)人有了自己的月球、火星圖像以及月壤樣品。

未來，我們還將腳踏實(shí)地，持續(xù)開展深空探測(cè)任務(wù)，探索更多宇宙奧秘，奔赴更遠(yuǎn)的星辰大海。

相信有朝一日，月球和火星將留下中國(guó)人的腳印，人類也必將沖出地球搖籃。

航天之父齊奧爾科夫斯基說過:“地球是人類的搖籃,但人類不可能永遠(yuǎn)生活在搖籃里”

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作者：Phil Leaf

編輯：Steed

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