天问一号后深空探测迈新步 天问二号向小行星进发

继天问一号之后，深空探测迈新步 天问二号，向小行星进发！

图表来源：国家航天局探月与航天工程中心

5月29日凌晨，西昌卫星发射中心，行星探测工程天问二号探测器成功发射，飞往浩瀚深空，开启小行星探测与采样返回之旅。

据介绍，天问二号主要任务目标是对小行星2016HO3进行探测、取样并返回地球，此后再对主带彗星311P开展科学探测，其间共包含13个飞行阶段，计划最远到达距离地球约1.5亿至5亿公里处，我国深空探测迈出新一步。

有望拓展对小天体的科学认知

国家航天局探月与航天工程中心副主任、天问二号任务新闻发言人韩思远介绍，天问二号主要任务目标是对小行星2016HO3进行探测、取样并返回地球，此后再对主带彗星311P开展科学探测。任务以采集小行星样品并返回地球作为成功标志。

天问二号任务工程目标是突破弱引力天体表面取样、高精度相对自主导航与控制、小推力转移轨道设计等一系列关键技术，同时为小行星起源及演化等前沿科学研究提供探测数据和珍贵样品。

天问二号科学目标则聚焦于测定小行星和主带彗星的多项物理参数。包括测定小行星和主带彗星的轨道参数、自转参数、形状大小、热辐射特性等物理参数，开展轨道动力学研究；开展小行星和主带彗星的形貌、物质组分、内部结构以及可能的喷发物等研究；开展样品的实验室分析研究，测定样品物理性质、化学与矿物成分、同位素组成和结构构造，开展小行星和太阳系早期的形成与演化研究。

据介绍，天问二号探测器上配置了中视场彩色相机、多光谱相机、可见红外成像光谱仪、热辐射光谱仪、探测雷达等11台科学设备，助力探测器获取科学数据。“通过天问二号任务实施，我们有望在这两类小天体的认知、起源、演化等方面取得科学研究突破。”韩思远说。

边飞边探边决策探测器更智能

据中国航天科技集团曾福明介绍，天问二号任务设计周期10年左右，共包含发射段、小行星转移段、小行星接近段、小行星交会段、小行星近距探测段、小行星采样段、返回等待段、返回转移段、再入回收段、主带彗星转移段、主带彗星接近段、主带彗星交会段、主带彗星近距探测段等13个飞行阶段，技术难度大，工程风险高。

其中，小行星2016HO3探测包括9个阶段，发射段顺利完成后，探测器进入小行星转移段。这一阶段将持续约1年，其间需实施深空机动、中途修正等操作，直至距离小行星约3万公里处。随后依次进入小行星接近段、交会段、近距探测段，在近距探测段按照“边飞边探、逐步逼近”原则，对小行星开展悬停、主动绕飞等探测，确定采样区后进入采样段。

完成采样任务后，探测器将经历返回等待段、返回转移段，在返回转移段接近地球，返回舱与主探测器分离，之后独自进入再入回收段，预计于2027年底着陆地球并完成回收。此后，主探测器则继续飞行，前往主带彗星311P，开展后续探测任务。

据介绍，天问二号任务采用边飞边探边决策的实施策略，提高了探测器智能化自主化程度。为有效应对小行星2016HO3特性的不确定性，同时尽最大可能获取小行星样品，天问二号共设计了触碰、悬停、附着3种采样模式。

长三乙火箭首次执行地球逃逸轨道发射

作为中国深空探测的重要任务之一，天问二号任务在深空通信、测控以及自主导航等方面吸纳了前期任务相关技术基础，在总体设计思路方面也继承了有关模块化设计理念。在具体载荷配置上，根据小行星2016HO3和主带彗星311P科学探测需求，有针对性地开展了相关载荷的研发设计等工作。

中国航天科技集团所属中国运载火箭技术研究院抓总研制的长征三号乙运载火箭是天问二号探测器的“专属座驾”，这也是该火箭首次执行地球逃逸轨道发射。作为我国高轨发射的主力火箭，长征三号乙运载火箭此前已完成108次发射，曾执行过嫦娥三号、嫦娥四号等探月工程任务。

专家介绍，小行星体积小、质量小、引力弱，捕获难度大，对火箭入轨精度要求极高。此次火箭入轨速度达到每秒11.2千米的同时，速度偏差不能超过1米，否则可能会造成百万公里的级差。

“这样的入轨精度，就好比在北京投出一个篮球，要投中位于上海的篮筐，还要保证篮球入筐时的飞行角度和速度。”中国航天科技集团魏远明解释，为此，研制团队在采用迭代制导技术的基础上，运用了末速修正技术，在分离前实时调整火箭的速度、姿态等，确保满足入轨精度要求。

行星探测工程天问二号任务指挥部总指挥长、国家航天局局长单忠德表示，国家航天局深入贯彻落实习近平总书记关于航天强国建设重要论述和重要指示批示精神，牵头实施天问二号任务，推动星际探测征程接续前进，迈出了深空探测的新一步。期待天问二号按计划完成各项探测任务，取得更多原创科学成果，揭开更多宇宙奥秘，增进人类认知。

为什么选择探测小行星2016HO3和主带彗星311P？

小行星2016HO3是地球的一颗“准卫星”，稳定运行于地球轨道附近，公转周期与地球公转周期接近。该小行星轨道相对稳定，经过前期的轨道设计，探测器需相对较低的能量即可抵达，为接续开展主带彗星311P探测提供可行方案。

根据前期科学研究，小行星2016HO3很有可能保留着太阳系诞生之初的原始信息，对研究太阳系早期物质组成、形成过程和演化历史具有极高科研价值。

主带彗星311P是运行于火星与木星轨道之间小行星带中的小天体，同时具有传统彗星的物质构成特征和小行星的轨道特征。对该主带彗星进行探测，能够促进我们对小天体的物质组成、结构以及演化机制等探索。

与天问一号任务相比，天问二号任务难在哪？

作为中国首次实施的火星探测任务，天问一号通过一次任务实现了火星“绕、着、巡”探测。而天问二号探测目标不同，涉及技术难点也不同。

首先，天问二号要实现弱引力条件下的采样。根据目前观测数据判断，小行星2016HO3平均直径约41米，几乎处于零重力环境，同时处于高速自转状态，探测器需在有限时间内完成稳定附着及采样，任务难度巨大。

其次，天问二号任务距离跨度大。小行星2016HO3距离地球约1800万至4600万公里，主带彗星311P距离地球约1.5亿至5亿公里，因此通信存在较长延迟。距离地球远、多目标探测、任务周期长，对轨道设计、能源管理、智能控制以及工作状态的长寿命、高可靠等方面都提出较高要求。

此外，探测目标天体特性存在不确定性。根据现有观测数据，对于小行星2016HO3的自转速度、表面状态等具体情况仍存在一定的不确定性。

为何选择长三乙运载火箭？

以往发射地球轨道范围内的载荷，火箭分离速度为第一宇宙速度，即每秒7.9千米。此次任务中，火箭分离时速度超过每秒11.2千米的第二宇宙速度，从而使探测器脱离地球引力，这需要极高的速度和能量。综合考量火箭运载能力、履约能力和可靠性等因素后，最终选择长三乙运载火箭承担本次任务。（喻思南 李仪 张未）