天问二号启程啦！到底是什么任务竟需要十年才能完成？

2020年，我国的行星探测任务正式被命名为“天问”。在当年的7月23日，天问一号奔向火星，这是我国行星探测工程的首次任务，实现了通过一次发射完成对火星的环绕、着陆和巡视三个目标，这在世界火星探测史上是前所未有的。

2025年5月29日，天问二号又开启了一段漫长而意义非凡的星海之旅，跟天问一号类似，它的任务目标也是“复合型”的：1. 探测小行星2016 HO3，完成采样任务并携样本返回地球；2. 再次上路，奔向主带彗星311P，刷新中国深空探测器的最远飞行距离纪录。这一长达十年的旅程，将引领我们揭开太阳系小天体的神秘面纱，也为未来的火星取样返回任务、小行星防御在轨验证任务等铺就基石。

5月29日1时31分，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，随后将行星探测工程天问二号探测器送入预定轨道。

（图片来源：中国航天报 任长胜摄）

探测太阳系中的小天体，意义何在？

第一个意义是探索太阳系起源和生命起源。

46亿年前，太阳系还是一团巨大的星云。这团星云中99.86%的物质逐渐凝聚成了太阳，在远离太阳的区域，太阳星云中的物质凝聚成了八大行星及其卫星，构成了太阳系的主体结构。就像高楼大厦完工后工地上总还有些剩余材料一样，太阳系“工地”上也会残存一些星云物质，后来，它们就形成了小天体，包括小行星和彗星，小行星主要由岩石和金属构成，彗星的成分则主要是水冰、干冰等挥发性物质。

为什么说小天体是揭秘太阳系起源和生命起源的“金钥匙”呢？

这是因为八大行星及其卫星在形成后大多经历了岩浆洋状态，在重力作用下发生了分异，不同的元素在重力作用下聚积形成了核、幔、壳结构，因此这些大天体已经不再保留有太阳星云的原初物质成分。

而小天体一般质量较小，蓄积的热量一般不足以导致其分异，因此绝大部分太阳系的小天体还保留着太阳系形成之初的物质成分。在太阳系不同位置形成的小天体可以表征太阳星云在不同位置的物质成分分布，因此小天体被称为太阳系的“时光胶囊”。开展小天体探测、采集小行星样品到实验室分析将为揭示太阳系起源与早期演化的奥秘提供重要线索。

从太阳星云到太阳系

（图片来源：NASA）

水和有机物是生命起源的关键物质基础。地球早期经历过岩浆洋状态，原始地球可能很难留存有机物和足够水分。有科学家认为正是小行星和彗星等小天体撞击地球，带来了丰富的水和有机物，为地球早期生命起源奠定了关键物质基础。在日本和美国采集的小行星样品中都发现了多种氨基酸，这可能表明复杂有机大分子在小天体环境中是普遍存在的。

第二个意义是利用太空资源，防御太空威胁。

小天体上蕴藏着丰富的资源，包括水、铁、镍、钴、甚至铂金等，这些资源可能成为人类未来开展可持续深空探索的物质基础。比如可以提取小行星上的矿物水作为航天器的燃料，这样就可能把太阳系中的小行星改造成加油站，从而极大地拓展深空探测的范围。

当然，小行星对地球生命也存在重大威胁。在地球的历史上，小行星的“肇事记录”可是不少：6600万年前一颗直径约10千米的小行星撞击地球，彻底改变了地球的气候环境，导致包括恐龙在内的全球75%的物种灭绝（这是目前被广泛接受的科学观点）；2013年2月15日，一颗直径约18米的小行星袭击了俄罗斯车里雅宾斯克地区，导致了接近1500人受伤、3000栋房屋受损。如果我们能够了解小行星的物理化学特性，将有助于开展小行星防御、保卫地球家园。

可以说，如何对待小天体关系到人类在地球上的过去、现在和将来，这是一场漫长而深刻的科学修行。

两个探测目标，分别是谁？

天问二号的主要任务目标是小行星2016 HO3。它相对地球的最近距离约1500万千米，最远距离约4500万千米。

2016 HO3是一颗与地球共轨的近地小行星。它环绕太阳运行的轨道周期、相位与地球非常接近。看起来，这颗小行星在环绕太阳运行的同时，也在遥远的距离上伴随地球翩翩起舞。这种既环绕太阳运行，又在远距离“环绕”地球运行的小行星被称为地球的“准卫星”，迄今为止发现了7颗。2016 HO3是迄今发现轨道最稳定的地球“准卫星”，在未来几百年内，它将不离不弃陪伴在地球身边。

小行星2016HO3

大部分近地小行星都起源于小行星带，但2016 HO3似乎有着不同的身世，对此科学家存在激烈的争论。2017年，科学家发现其光谱类型与月球岩石较为类似，因此有科学家推断这颗小行星可能来自月球被撞击后产生的溅射物。而另一部分科学家则认为，其光谱类型可以用岩石类小行星的太空风化效应来解释，主张该小行星起源于小行星带。

天问二号将对2016 HO3进行伴飞、环绕和附着探测，采集其表面样品带回地球。届时，我们将在实验室中对这颗神秘的近地小行星进行深入探索，揭示其身世之谜。“青山一道同云雨，明月何曾是两乡”，如果取回的样品能证实它就是“月土”飞散的碎片，那这颗与地球同路而行、共沐太阳风的小行星，在孤独旅行几百万年后将“认祖归宗”。

天问二号的第二个目标是主带彗星311P。

提到彗星，大家都会想到一团毛球拖着“飘逸长发”运行在环绕太阳的大椭圆轨道。这团毛球是彗星的彗核和彗发，“飘逸长发”是彗星的彗尾。之所以绝大部分彗星运行在大椭圆轨道，是因为一般彗星形成于遥远而冰冻的柯伊伯带和奥尔特云，受到其他天体引力扰动后来到内太阳系。在从远方飞临内太阳系的过程中，彗星表面水冰、干冰等挥发性物质从固态升华为气态，并沿途释放出大量尘埃和石子，从而形成彗发和彗尾。

311P则不然，它的轨道位于火星和木星之间的小行星带内，轨道扁率仅为0.1157，看起来跟小行星带内的其它小行星没什么明显不同。但科学家在2013年发现311P后，却发现它竟然像彗星一样“仙气飘飘”。进一步通过哈勃望远镜观测发现，它拥有多条彗尾，绵延数千千米。原来它是混进小行星带中的彗星！对于这类轨道与主带小行星相似，但呈现彗星观测特征的小天体，被称为主带彗星或者活跃小行星。

主带彗星311P

（图片来源：NASA and ESA）

小行星带中为何有彗星？科学家目前百思不得其解，提出了多种假说，包括迁移说、原生说、撞击溅射说、自转抛射说、热裂解说等，至今还没有达成共识。更神奇的是，2018年，科学家通过观测发现，311P很可能是一个双星系统，周围可能存在一个伴星。由于地面观测能力所限，目前还不能确定311P周围是否有这个“小月亮”存在。

2300多年前，屈原在《远游》中写道“揽彗星以为旍兮,举斗柄以为麾”；2300多年后，天问二号将实现人类有史以来第一次对主带彗星的抵近探测，将对311P实施伴飞、环绕探测，并利用喷发物分析仪对主带彗星的尘埃环境进行原位探测。届时，我们将有望借助天问二号的精细观测数据揭开主带彗星的形成之谜，并确认神秘伴星是否存在。

十年征途，回来送个快递再出发？

天问二号是中国第一个设计任务寿命持续十年的深空探测任务，让我们来看看它的每一步是怎么走的。

天问二号任务示意图。国家航天局探月与航天工程中心制图

1. 小行星探测与取样返回阶段：从地球发射后，经过1年左右的轨道转移，飞向小行星2016 HO3。对小行星开展抵近探测，对其进行伴飞、绕飞，利用相机、光谱仪、雷达等科学载荷，获取目标小行星的大小、自转、形貌、成分、结构等信息。择机采集小行星的样品，携带样品返回地球，返回时间约半年左右。

2. 主带彗星探测阶段：将小行星样品舱送入大气层后，探测器将抬升轨道并借助地球的“引力弹弓”效应继续飞向小行星带，抵达主带彗星311P附近，然后进入对311P开展抵近探测阶段。在这段漫长的时间中，电推进系统将作为主推进完成轨道转移。

天问二号

（图片来源：央视新闻）

期待第一捧来自小行星的“土”

天问二号将实现人类首次弱引力环境下不规则小行星附着采样，很有可能会创造人类采集小行星样品质量的记录。

嫦娥五号和嫦娥六号是附着在月球表面通过钻取采样样品。但由于小行星的微重力环境和未知的表面岩石特性，对小行星开展稳定附着探测难度非常大。如果控制不好着陆速度和方向，在微重力条件下，探测器可能会被弹飞甚至倾覆。此前欧洲罗塞塔任务释放菲莱着陆器到67P彗星表面时，就发生了着陆器弹跳，经过2个多小时才降落在彗星表面的一处没有阳光的悬崖下，仅获取了极其有限的科学探测数据。

考虑到2016 HO3尺寸仅约40-100米，并且表面形貌特性未知，对其采样难度非常大。为了较好地适应2016 HO3的地形、表面星壤力学特性等不确定性，针对可能的“碎石堆”或“独石”特性，以及表面不同大小的碎石粒径分布特性，天问二号设计了悬停、触碰和附着采样三种方式，确保能够采集到小行星样品。

天问二号取样方式

（图片来源：中国空间技术研究院）

据研制人员介绍，天问二号任务目标多样，具有“一次发射，两个目标，三种任务形式（伴飞、采样、返回）”的鲜明特点，以“精准交会、有效探测、成功采样、可靠电推、安全返回”为五大任务目标。任务周期之长在我国深空探测领域尚属首次。

此刻，在星空之中，天问二号正在向着宇宙深处飞去。让我们祝愿天问二号任务圆满成功，也一起期待中国航天的未来，星辰大海，无限可能。

参考文献：

[1] 张荣桥, 张熇, 刘建军, 耿言, 孟林智, 李海涛, 于天一, 薛长斌, 天问二号小天体探测任务,  中国科学: 物理学 力学 天文学, 2025, ISSN 1674-7275, https://doi.org/10.1360/SSPMA-2025-0083.

[2] 余后满,张熇,黄晓峰,等.我国小天体探测任务设想[J].国际太空,2021,(09):4-9.

[3] 李春来,刘建军,任鑫,等.“天问二号”任务科学目标和有效载荷配置[J].深空探测学报(中英文),2024,11(03):304-310.

[4] 赵志军,全齐全,潘博等.多臂协作式小天体附着取样机器人机械系统[J].哈尔滨工业大学学报,2022,54(01):1-8.