探测太阳|全方位立体探测太阳

◎采访人员张佳星
“如果能够尽快立项，我国的太阳立体探测系统真正建成可能要到2035年。 ”在几天前的香山科学会议上，中国科学院院士、嫦娥五号探测器总设计师、中国空间技术研究院研究员杨孟飞提出一个大胆设想——立体探测太阳！
如果想对太阳进行全方位探测，还需要部署立体探测体系。 “在空间探测太阳方面，中国还没有成体系的项目立项。 ”杨孟飞说，但正是由于起步较晚，更应该勇于迎接挑战，抓住后发优势带来的机遇。
全方位立体探测太阳，亘古未有！
人类发射空间探测器探测太阳已有60多年，随着航天技术和载荷的发展，各国的太阳探测已经从日地连线为主的探测升级为太阳抵近或双视角等多种探测方式。通俗点理解就好比逐步实现了给太阳“拍”近景、用双镜头“拍”太阳等目标。
但要实施对太阳的全方位立体探测，迄今未有。
何为立体？根据立体探测系统方案，我国将在黄道面和极轨的5个点上分别部署探测器，对太阳实现“环抱”观测。尤其是极区探测器，需要5年的时间才能飞行到位。啥概念？就是在地球和月亮之间跑上180多个来回。这给航天器控制、数据传输等方面都带来极大的挑战。
既然这么难，为什么非要进行立体探测？杨孟飞告诉科技日报采访人员，要引领人类刷新对太阳的新认识、做出重大的原始创新成果、在国际上产生影响力，就要有一个全新的探测方式。中国有自己的体制机制优势，能够凝心聚力办大事。
中国已具备超远飞行的技术实力
深空的超远飞行是航天科技实力的巅峰：不仅要征服超远距离、复杂温变环境、太阳风暴……还要从容应对数亿公里漫长旅程中随时出现的危机。
勇于攀登、敢于超越、抢占科技制高点，对太阳进行立体探测是中国航天人以航天精神为指引，再一次凭借实力与底气定下的新目标。
根据设想，我国将在2035年前后，通过两次发射任务（分别为一箭三星、一箭两星），构建起环绕黄道面（地球绕太阳公转的轨道平面）、太阳极区的全方位立体探测体系，实现对太阳全球和日地空间的立体探测。在设想提出前，团队对现有技术实力、实现路径、具体方案等进行了充分的论证。
以一箭三星为例，通过分析对比运载直接入轨、天体借力入轨的不同，目前确定了借助天体引力改变轨道方向和轨道能量的方案。飞行将分为3阶段，运载火箭完成第一段路程，后两段路程通过借力飞行和深空机动完成。
“通过探月工程和‘天问一号’的实施，我们有很好的技术基础。 ”杨孟飞表示，中国科研人员已掌握了让飞行器借力飞行的全新方法。
据介绍， 5个飞行器需要飞行2年至5年不等的时间到达指定位置。现已掌握的全新技术实现重大突破，大大缩减了此前方案的飞行时间。
杨孟飞透露，立体探测的每组探测器质量大约为3500公斤，有效载荷约400—600公斤。利用多天体借力技术、高效推进舱、电推进技术等航天技术，中国有能力实现探测器的超远飞行和准确入轨。预计发射后3年，太阳立体探测系统将具备太阳中低纬度区域全覆盖、连续观测能力，发射后5年具备太阳全方位立体探测能力。
立体探测势在必行
从最早的先驱者号到比水星还靠近太阳的太阳轨道器，国际上已经开展了多项对太阳的探测任务。中国曾开展太阳空间望远镜的预先研究，也曾对“追日”的“夸父计划”进行过预研，其探测器设计轨道在距离地球百万公里的位置。