天问二号先“取星尘”再探彗星

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1.对小行星2016HO3进行伴飞、取样并返回地球

2.将前往主带彗星311P，开展科学探测

5月29日1时31分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙Y110运载火箭，成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空，探测器顺利入轨，太阳帆板正常展开，发射任务取得圆满成功。

两大任务的整个周期大约为10年

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表示，天问二号是我国首次实施的行星际取样返回任务，主要是开展对2016HO3小行星采样返回以及伴飞探测等任务，在完成相关任务以后，还将飞抵311P主带彗星开展相关探测活动。这两大任务的整个周期大约为10年，其中小行星任务周期大约在2年左右，主带彗星311P开展伴飞探测大约7年左右。

天问二号任务的整个飞行过程复杂且精细，共包含13个飞行阶段。其中，小行星探测和采样返回包括9个阶段。发射段顺利完成后，探测器进入小行星转移段，该阶段将持续约1年，期间需实施深空机动、中途修正等操作，直至距离小行星约3万公里处。随后探测器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。

完成小行星“土特产”采集后，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，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，主探测器将继续执行第二项任务，飞向火星与木星之间小行星带的一颗特别天体——主带彗星311P，对其进行伴飞探测。

中国航天迈入“复杂系统深空探测”时代

为了确保任务顺利完成，天问二号要克服许多困难。

难点一：飞向小行星的轨道如何设计

小行星和地球一样，都是围绕太阳转，但不是同样的周期，会产生位置和角度的差异，对飞行轨道设计要求极高。

难点二：抵达小行星后如何采样

为确保不论星壤是很厚还是很薄都能获得样品，任务团队创新设计了多种不同的采样方式。

难点三：采样后如何返回地球

天问二号返回舱进入大气层不再“打水漂”，因此需承受极大过载，将近12公里每秒的再入速度，团队必须要精打细算，才能把气动外形设计等做好。

此次任务的技术跨度，标志着中国航天正式迈入“复杂系统深空探测”时代。对比天问一号，天问二号实现了三大跨越：轨道控制精度从10公里级提升至米级，探测目标从单一行星拓展到双天体系统，任务周期从470天延长至1200天以上。更重要的是，“太空样品返回舱”采用了双层烧蚀防热结构，能承受1200℃的再入高温，为未来从火星、木星卫星等更远天体取样奠定了技术基础。

航天五院西安分院贡献陕西力量

航天五院西安分院承担了天问二号探测器测控数传分系统以及探测雷达子系统的研制任务。其中，测控数传分系统是地球与天问二号探测器之间的“信息生命线”；探测雷达子系统是天问二号探测器唯一可获取小行星内部结构信息的科学载荷。

>>解读

日美也进行过小行星探测 但我国将创新采样方式

天问一号执行的是中国第一次火星探测任务。2021年5月15日，天问一号着陆器登陆火星表面，5月22日，祝融号火星车成功驶上火星表面，开始巡视探测。2021年11月8日，天问一号环绕器准确进入遥感轨道，开展火星全球遥感探测。

天问二号并不是继续前往火星，而是要进行小行星采样任务。天问三号的任务则是要从火星采集样品并返回。

在天问二号之前，日本“隼鸟号”“隼鸟2号”，美国“奥西里斯王号”等都曾执行过小行星采样任务，那么天问二号会有何不同呢？

据了解，日美探测器采用的“触碰即走”模式，探测器仅能在小行星表面停留数秒，快速取样后即刻撤离，采样数量有限，样本完整性和代表性也受到影响。而天问二号将开创性地采用三种不同的采样方式：触碰采样、悬停采样、附着采样，后两者都是国际上没有先例的。这些新技术能提高采样成功的可能性，三种采样方式“总有一款适合”，因此也有望采集到不同类型的样品，如星壤、砾石、石块等。

有分析人士表示，小行星质量很小，引力非常微弱，着陆（附着）时稍有不慎就会弹飞；此外，小行星布满碎石，能落脚的地方不多；加之人类对2016HO3的情况知之甚少，需要等探测器抵近观察后制定具体方案。“因此采样难度非常大。”据报道，天问二号预计将采集超过100克样品。

>>目标

一次发射解锁两大任务 探索“活化石”和“双重身份者”

天问二号探测器通过一次发射实现近地小行星和主带彗星“双目标”探测，这和以往的“单目标”探测截然不同。

（一）“地球准卫星”2016HO3：太阳系的“活化石”

一颗名为2016HO3的小行星，正以特殊的方式与地球共舞。它既不是地球的天然卫星，也不属于典型的近地小行星，而是被归类为地球“准卫星”。

天问二号探测器即将探访的，就是这位地球的“神秘舞伴”。在过去的100年里，2016HO3与地球始终保持着轨道共振。它既不会脱离地球引力影响，又不会真正成为地球卫星，而是形成类似马蹄形的环绕路径，与地球始终保持微妙的距离——行至地球前方时，它会被地球轻柔地推开；待地球向前运行时，它又悄然加速追赶。

2016HO3还有着几乎失重的天体表面、28分钟的昼夜交替、极端的温度剧变……科学家推测，这颗直径约40米至100米的天体，很可能是某次远古撞击事件的抛射物，光谱分析显示，它的成分与月球岩石惊人地相似。作为太阳系的“活化石”，它记录了太阳系形成初期的原始信息，对太阳系起源和演化研究有着重要意义。

此次任务中，天问二号将通过三次轨道机动实现与目标的伴随飞行，在距离天体表面50米的高度开展为期15天的精细探测。搭载的激光雷达测绘系统将构建精度达5厘米的三维地形模型，而X射线荧光光谱仪则会对表面元素分布进行“CT扫描”，为后续机械臂精准采样划定“最优作业区”。

（二）主带彗星311P：小行星带里的“双重身份者”

完成这一主任务后，天问二号探测器还将前往主带彗星311P。它是运行在火星和木星轨道之间的小行星带中的一个小天体，距离地球最近也有1.62亿公里，最远5.13亿公里。311P既像小行星般沿固定轨道行进，又像彗星一样喷发尘埃，是个小行星带中的“双重身份者”。一般认为，彗星储存着大量的冰，当它们靠近太阳时，内部冰物质受热蒸发，形成壮丽的彗尾。但311P却“定居”在小行星带，这里过于靠近太阳，难以保留水冰等挥发性物质。

一连串的问号就此涌现：尘埃中是否含有水分子？它的喷发能量从何而来？如果小行星带中真的存在水冰，地球海洋起源是否需要重新审视？对这颗直径约2公里的天体“叛逆者”进行探测，有助于了解小天体的物质组成、结构，还有它的演化机制等,有望重构人类对太阳系演化的认知。

天问二号将在距离311P核500米处进行为期30天的伴随探测，搭载的紫外成像光谱仪将捕捉气体释放的动态过程，中子辐射探测器则会穿透表层土壤，探寻是否存在冰-岩混合的原始基质。

>>法宝

这些“黑科技”保驾深空探索

（一）柔性太阳翼：

为探测器装上“太空充电宝”

在飞离地球1.5亿公里后，阳光强度将降至地面的4%，传统刚性太阳翼已难以满足能源需求。天问二号搭载的国产第三代柔性砷化镓太阳翼给出了创新解决方案：直径达4.2米的圆形翼面采用0.1毫米厚的聚酰亚胺基底，集成12万片三结电池，通过“先折叠后展开”的二次展开机构，在太空中形成相当于标准篮球场面积大小的发电单元。

更值得关注的是其智能能量管理系统：当探测器进入3.0天文单位（约4.5亿公里）的深空域时，自主控制系统会根据实时光照强度动态调整翼面角度，配合低温环境下的效率保持技术，使光电转换效率稳定在34%——这比国际同类产品高出8个百分点，足以支撑探测器在飞往311P的18个月旅途中，为搭载的7台科学载荷和20台姿控发动机提供持续电力。

（二）无重力采样：

挑战“宇宙中最精细的操作”

而面对2016HO3表面仅0.001g的微重力环境，传统“钻取式”或“铲取式”采样技术完全失效。我国航天团队研发的“磁吸式+机械臂协同”采样系统开创了全新方案：首先通过高精度导航相机锁定直径大于5厘米的岩块，然后由七自由度机械臂搭载的电磁吸附装置实现软接触捕获，避免扰动松散表层物质。

这套系统在地面模拟实验中创造了惊人纪录：在模拟月面1/6重力的气浮平台上，机械臂能准确抓取表面倾角60度、重量仅10克的不规则岩块，定位误差小于0.3毫米。为应对可能的尘埃静电吸附问题，采样头还集成了超声波除尘装置，可在采样前进行“太空清灰”。 综合新华社、央视等