天問一號后深空探測邁新步 天問二號向小行星進發

繼天問一號之后，深空探測邁新步 天問二號，向小行星進發！

圖表來源：國家航天局探月與航天工程中心

5月29日凌晨，西昌衛星發射中心，行星探測工程天問二號探測器成功發射，飛往浩瀚深空，開啟小行星探測與采樣返回之旅。

據介紹，天問二號主要任務目標是對小行星2016HO3進行探測、取樣并返回地球，此后再對主帶彗星311P開展科學探測，其間共包含13個飛行階段，計劃最遠到達距離地球約1.5億至5億公里處，我國深空探測邁出新一步。

有望拓展對小天體的科學認知

國家航天局探月與航天工程中心副主任、天問二號任務新聞發言人韓思遠介紹，天問二號主要任務目標是對小行星2016HO3進行探測、取樣并返回地球，此后再對主帶彗星311P開展科學探測。任務以采集小行星樣品并返回地球作為成功標志。

天問二號任務工程目標是突破弱引力天體表面取樣、高精度相對自主導航與控制、小推力轉移軌道設計等一系列關鍵技術，同時為小行星起源及演化等前沿科學研究提供探測數據和珍貴樣品。

天問二號科學目標則聚焦于測定小行星和主帶彗星的多項物理參數。包括測定小行星和主帶彗星的軌道參數、自轉參數、形狀大小、熱輻射特性等物理參數，開展軌道動力學研究；開展小行星和主帶彗星的形貌、物質組分、內部結構以及可能的噴發物等研究；開展樣品的實驗室分析研究，測定樣品物理性質、化學與礦物成分、同位素組成和結構構造，開展小行星和太陽系早期的形成與演化研究。

據介紹，天問二號探測器上配置了中視場彩色相機、多光譜相機、可見紅外成像光譜儀、熱輻射光譜儀、探測雷達等11臺科學設備，助力探測器獲取科學數據。“通過天問二號任務實施，我們有望在這兩類小天體的認知、起源、演化等方面取得科學研究突破。”韓思遠說。

邊飛邊探邊決策探測器更智能

據中國航天科技集團曾福明介紹，天問二號任務設計周期10年左右，共包含發射段、小行星轉移段、小行星接近段、小行星交會段、小行星近距探測段、小行星采樣段、返回等待段、返回轉移段、再入回收段、主帶彗星轉移段、主帶彗星接近段、主帶彗星交會段、主帶彗星近距探測段等13個飛行階段，技術難度大，工程風險高。

其中，小行星2016HO3探測包括9個階段，發射段順利完成后，探測器進入小行星轉移段。這一階段將持續約1年，其間需實施深空機動、中途修正等操作，直至距離小行星約3萬公里處。隨后依次進入小行星接近段、交會段、近距探測段，在近距探測段按照“邊飛邊探、逐步逼近”原則，對小行星開展懸停、主動繞飛等探測，確定采樣區后進入采樣段。

完成采樣任務后，探測器將經歷返回等待段、返回轉移段，在返回轉移段接近地球，返回艙與主探測器分離，之后獨自進入再入回收段，預計于2027年底著陸地球并完成回收。此后，主探測器則繼續飛行，前往主帶彗星311P，開展后續探測任務。

據介紹，天問二號任務采用邊飛邊探邊決策的實施策略，提高了探測器智能化自主化程度。為有效應對小行星2016HO3特性的不確定性，同時盡最大可能獲取小行星樣品，天問二號共設計了觸碰、懸停、附著3種采樣模式。

長三乙火箭首次執行地球逃逸軌道發射

作為中國深空探測的重要任務之一，天問二號任務在深空通信、測控以及自主導航等方面吸納了前期任務相關技術基礎，在總體設計思路方面也繼承了有關模塊化設計理念。在具體載荷配置上，根據小行星2016HO3和主帶彗星311P科學探測需求，有針對性地開展了相關載荷的研發設計等工作。

中國航天科技集團所屬中國運載火箭技術研究院抓總研制的長征三號乙運載火箭是天問二號探測器的“專屬座駕”，這也是該火箭首次執行地球逃逸軌道發射。作為我國高軌發射的主力火箭，長征三號乙運載火箭此前已完成108次發射，曾執行過嫦娥三號、嫦娥四號等探月工程任務。

專家介紹，小行星體積小、質量小、引力弱，捕獲難度大，對火箭入軌精度要求極高。此次火箭入軌速度達到每秒11.2千米的同時，速度偏差不能超過1米，否則可能會造成百萬公里的級差。

“這樣的入軌精度，就好比在北京投出一個籃球，要投中位于上海的籃筐，還要保證籃球入筐時的飛行角度和速度。”中國航天科技集團魏遠明解釋，為此，研制團隊在采用迭代制導技術的基礎上，運用了末速修正技術，在分離前實時調整火箭的速度、姿態等，確保滿足入軌精度要求。

行星探測工程天問二號任務指揮部總指揮長、國家航天局局長單忠德表示，國家航天局深入貫徹落實習近平總書記關于航天強國建設重要論述和重要指示批示精神，牽頭實施天問二號任務，推動星際探測征程接續前進，邁出了深空探測的新一步。期待天問二號按計劃完成各項探測任務，取得更多原創科學成果，揭開更多宇宙奧秘，增進人類認知。

為什么選擇探測小行星2016HO3和主帶彗星311P？

小行星2016HO3是地球的一顆“準衛星”，穩定運行于地球軌道附近，公轉周期與地球公轉周期接近。該小行星軌道相對穩定，經過前期的軌道設計，探測器需相對較低的能量即可抵達，為接續開展主帶彗星311P探測提供可行方案。

根據前期科學研究，小行星2016HO3很有可能保留著太陽系誕生之初的原始信息，對研究太陽系早期物質組成、形成過程和演化歷史具有極高科研價值。

主帶彗星311P是運行于火星與木星軌道之間小行星帶中的小天體，同時具有傳統彗星的物質構成特征和小行星的軌道特征。對該主帶彗星進行探測，能夠促進我們對小天體的物質組成、結構以及演化機制等探索。

與天問一號任務相比，天問二號任務難在哪？

作為中國首次實施的火星探測任務，天問一號通過一次任務實現了火星“繞、著、巡”探測。而天問二號探測目標不同，涉及技術難點也不同。

首先，天問二號要實現弱引力條件下的采樣。根據目前觀測數據判斷，小行星2016HO3平均直徑約41米，幾乎處于零重力環境，同時處于高速自轉狀態，探測器需在有限時間內完成穩定附著及采樣，任務難度巨大。

其次，天問二號任務距離跨度大。小行星2016HO3距離地球約1800萬至4600萬公里，主帶彗星311P距離地球約1.5億至5億公里，因此通信存在較長延遲。距離地球遠、多目標探測、任務周期長，對軌道設計、能源管理、智能控制以及工作狀態的長壽命、高可靠等方面都提出較高要求。

此外，探測目標天體特性存在不確定性。根據現有觀測數據，對于小行星2016HO3的自轉速度、表面狀態等具體情況仍存在一定的不確定性。

為何選擇長三乙運載火箭？

以往發射地球軌道范圍內的載荷，火箭分離速度為第一宇宙速度，即每秒7.9千米。此次任務中，火箭分離時速度超過每秒11.2千米的第二宇宙速度，從而使探測器脫離地球引力，這需要極高的速度和能量。綜合考量火箭運載能力、履約能力和可靠性等因素后，最終選擇長三乙運載火箭承擔本次任務。（喻思南 李儀 張未）