中國科學家提出「摘星計劃」:研製發射口袋式太空飛行器

可上九天攬月,可下五洋捉鱉,這句話現在經常被用來形容中國科技的迅猛發展勢頭。然而,這句話隨著嫦娥探月任務與蛟龍深潛任務的順利進行,已經成為了過去時,其已經無法概括的描述中國科技如今日新月異的發展勢頭。近日,中國科學院發佈的任務計劃證實了這一點,“我們的目標是星辰大海”這句話完全就是這項計劃的最好描述。

據報道,中國的科學家已經做好了各項準備,計劃在太空中捕獲一顆小行星並且將其帶回地球。這項計劃一經發布,立刻國際航天領域引發了激烈的討論,大家普遍認為,雖然捕捉小行星計劃並不是中國首次提出(美國首次提出),但是就目前NASA的衰敗樣子來看,只有中國可以實質性的完成這項人類歷史上最為雄心勃勃的計劃。國外航天專家紛紛表示,捕捉小行星計劃異常困難,但不是不可能完成的任務,他們將時刻關注中國在捕捉小行星計劃上的一切進展。

中科院國家空間科學中心李明濤研究員團隊參賽的“太空怒火——小天體操控與利用”項目入圍大賽決賽,這一被譽為“摘星計劃”的項目,也因前瞻性提出未來航天發展的一項重大技術設想而備受矚目。

李明濤接受媒體採訪時介紹說,2013年一個直徑20米的小行星在俄羅斯高空爆炸,導致接近1500人受傷,3000棟房屋受損,爆炸當量等效於30顆原子彈。此外,恐龍滅絕的一個重要猜想也是小天體襲擊地球造成的結果。一方面,小天體頻繁進入地球軌道,威脅地球生命財產安全,甚至威脅到人類的長遠生存;另一方面,小天體蘊含豐富資源,具有重要經濟和科學價值。

如何對與地球“擦肩而過”小天體進行操控,使具有危害性的小天體能夠轉化為可以利用的空間資源而造福人類?“太空怒火——小天體操控與利用”項目明確提出針對性解決方案,就是研製發射形似“金鐘罩”的口袋式航天器,在太空捕獲搜索確定的目標小天體,攜帶小天體安全進入地球軌道上空,之後,在專門設計的防熱減速“外套”的保護性下安全穿過大氣層,降速至140米/秒左右著陸於地球上指定無人區,從而實現“摘星計劃”。

李明濤表示,“摘星計劃”未來若成功實施,有望一次性帶回地球百噸級小天體,從而顛覆目前公斤級的太空取樣返回方式,促進規模級太空資源開發利用。研究分析表明,“摘星計劃”的小天體操控原理可行,技術上具有極大的牽引和帶動作用,經濟社會效益顯著,對中國建設航天強國也具有重要意義。

他認為,“摘星計劃”項目主要面臨四方面難點,一是太空中小天體(直徑10米級)搜索發現與確定;二是摘星計劃航天器任務及軌道設計;三是太空中如何順利捕獲目標小天體;四是任務航天器捕獲小天體後可控穿越大氣層。這方面,項目團隊也提出利用開展近地軌道空間碎片的捕獲、回收等任務,對“摘星計劃”進行先期試驗、驗證。

據瞭解,“太空怒火——小天體操控與利用”項目團隊由中國科學院、中國工程物理研究院、中國空間技術研究院等單位聯合承擔,團隊成員參與承擔了載人航天、月球與深空探測等重大任務,在空間科學、航天器設計、航天返回著陸工程研製等方面具有豐富經驗。

“‘摘星計劃’儘管看起來確實比較獨特,聽起來很科幻,但我堅信技術方案是可以實現的。小天體操控與利用任務的實施,也將成為中國建成航天強國的標誌性任務之一”。“80後”青年科學家李明濤說。

李明濤在介紹“摘星”計劃

中國科學家提出“摘星計劃”:研製發射口袋式航天器

李明濤團隊設計為小天體裝上防熱減速套

中國科學家提出“摘星計劃”:研製發射口袋式航天器

李明濤團隊設想用這樣的飛行器捕捉小行星

中國科學家提出“摘星計劃”:研製發射口袋式航天器

李明濤團隊設想捕捉小天體的概念圖

中國也正積極籌劃去探測遊蕩在太空裡的小行星。

李明濤說:“我們的設想顛覆了現有小天體取樣返回方式,突破了公斤級的取樣返回方案的限制,一次性可拖回百噸級小天體,促進成規模的太空採礦和資源開發利用,能將對地球形成威脅的小天體轉化為可利用的空間資源。”

憶及初心,36歲的李明濤說,童年時在小鄉村常對著滿天繁星和銀河發呆,偶爾流星劃過天際,心裡有無數的問號。少年時流連在書堆裡,痴迷於宇宙無窮的奧秘。大學他選擇了飛行器設計專業,工作後成了一名航天人,參與了中國空間科學衛星計劃,併為中國目前飛的最遠的航天器——嫦娥二號飛向日地系統第二拉格朗日點設計了軌道。

“我們的分析表明,小天體操控原理是可行的,其經濟社會效益顯著。”李明濤說,“小行星搜索、防禦不是某個國家的事情,而是全人類的事情,是構建外太空人類命運共同體的一部分。”


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