探測(cè)太陽(yáng)系邊緣，任重而道遠(yuǎn)

□ 毛新愿

在今年的全國(guó)兩會(huì)上，全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁向媒體介紹了中國(guó)航天的宏偉發(fā)展藍(lán)圖?！疤靻栆惶?hào)”成功探測(cè)火星后，我國(guó)將繼續(xù)進(jìn)行小行星采樣返回、火星采樣返回、木星探測(cè)等規(guī)劃，以及更遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)系邊緣探測(cè)任務(wù)。吳偉仁表示：“我們希望在2049 年完成100 個(gè)天文單位，到達(dá)距離地球150 億千米的地方”。

一個(gè)天文單位是地球到太陽(yáng)的平均距離，約1.5億千米，對(duì)人類而言是個(gè)天文數(shù)字。以月球?yàn)槔?，它距離地球約0.0025 個(gè)天文單位，光速耗時(shí)1.3 秒，而吳偉仁介紹的規(guī)劃，直接將我們的視線拉向了太陽(yáng)系邊緣，那里是無(wú)比空曠的柯伊伯帶，藏著太陽(yáng)系最深層的秘密，對(duì)這里的探測(cè)可以更好地了解太陽(yáng)系起源。

人類飛出太陽(yáng)系并不容易。航天器需要在掙脫地球引力束縛后，繼續(xù)逃離太陽(yáng)引力的影響。太陽(yáng)的質(zhì)量是地球質(zhì)量的33 萬(wàn)倍以上，即便它的引力達(dá)到地球軌道附近時(shí)已經(jīng)變得較弱，但依然是航天器徹底逃離的最大障礙。中國(guó)現(xiàn)役最強(qiáng)運(yùn)載火箭是起飛推力為870 噸的“長(zhǎng)征五號(hào)”，它能使約5 噸重的“天問一號(hào)”抵達(dá)火星，但若要讓探測(cè)器逃離太陽(yáng)引力束縛，就需要研制更大推力的運(yùn)載火箭。

航天器就像飛出地球的風(fēng)箏，我們需要用一條線控制它的飛行，這就是航天遙測(cè)通信技術(shù)。相比運(yùn)行在地球近地軌道上的航天器，深空探測(cè)航天器的距離更遠(yuǎn)，這就意味著通信信號(hào)衰減更多，從而對(duì)深空通信技術(shù)提出了更高要求。以我國(guó)為“天問一號(hào)”在天津新建造的深空通信天線為例。它的直徑達(dá)到70米，面積超過(guò)20 個(gè)籃球場(chǎng)，質(zhì)量超過(guò)2700 噸，如果未來(lái)我們要讓航天器飛出太陽(yáng)系，就需要更強(qiáng)軟硬件結(jié)合的深空通信網(wǎng)絡(luò)作為支撐。

與此同時(shí)，航天器飛出太陽(yáng)系的任務(wù)時(shí)長(zhǎng)動(dòng)輒跨度數(shù)十年，要求能量系統(tǒng)能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。以目前人類的科學(xué)技術(shù)水平而言，使用超長(zhǎng)待機(jī)的放射性同位素電機(jī)（俗稱“核電池”）幾乎是唯一的選擇。例如，使用钚-238 作為原料的核電池的半衰期長(zhǎng)達(dá)88 年，足以滿足航天器在深空中長(zhǎng)時(shí)間飛行。

飛出太陽(yáng)系，航天器需要質(zhì)量盡量輕、功能盡量多，這樣才能實(shí)現(xiàn)重型火箭“大馬送快車”的效果，讓一個(gè)昂貴的探測(cè)器發(fā)揮出最大價(jià)值，因此，需要為航天器配套研制多種科學(xué)儀器，甚至是顛覆性的新技術(shù)。

歷史上，攝像管技術(shù)、電荷耦合元件成像技術(shù)甚至Wi-Fi 技術(shù)等，都和人類航天和天文探測(cè)的發(fā)展息息相關(guān)。為讓航天器更快飛出太陽(yáng)系，科研人員還采取了行星引力助推加速等顛覆性想法，這也是未來(lái)中國(guó)航天器的首要選項(xiàng)之一。

截至目前，人類僅有美國(guó)的“先驅(qū)者10 號(hào)”“先驅(qū)者11 號(hào)”“旅行者1 號(hào)”“旅行者2 號(hào)”和“新視野號(hào)”處在離開太陽(yáng)系的旅途中。

飛出太陽(yáng)系的航天探測(cè)，不僅是中國(guó)航天宏大無(wú)比的夢(mèng)想，還是對(duì)航天科技水平有重大提升的絕佳機(jī)會(huì)，因此，我國(guó)需要重型運(yùn)載火箭、深空通信網(wǎng)絡(luò)、新一代智能航天器、航天器核能、深空制導(dǎo)導(dǎo)航與控制等一系列技術(shù)，這些也必將成為航天技術(shù)的更高整體發(fā)展平臺(tái)，甚至促進(jìn)其他相關(guān)制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

探索浩瀚宇宙是全人類的共同夢(mèng)想。一方面，我們感慨中國(guó)人用“星辰大?！泵枋鰤?mèng)想時(shí)的維度之大；另一方面，也告訴中國(guó)航天人，飛出太陽(yáng)系是我們必然要為之努力的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，只有這樣才能讓夢(mèng)想最終照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。