天问二号要去的两颗星到底有多特别？全网最全双星档案揭秘！

5月29日凌晨，天问二号成功发射，想必你已经知道，它的探测目标是两颗太阳系小天体，一颗是近地小行星——地球准卫星，另一颗是特殊的活跃小行星——主带彗星。（如果你还不知道，可以点击这里补课哦~）

本次任务将实现“一箭双探”，为何选择了这两颗星？它们究竟有何特别之处？下面，我们将为你带来目前全网最全的双星档案！

首先，回顾下小行星探测的历史

小行星是太阳系内绕太阳运行的岩石或金属小天体，质量不足以形成球体，多呈不规则形状。作为太阳系形成初期的残留物，小行星蕴含了地球生命和水体起源的重要线索，也蕴藏着“婴儿期”太阳系的关键信息，堪称解码太阳系起源的“时间胶囊”。

小行星在太阳系中的存在区域从地球内侧轨道一直延伸到海王星轨道之外，它们主要分布在火星和木星轨道之间，称之为主带小行星。然而，并非所有小行星都安于“原位”，部分小行星会因木星等引力扰动等而偏离小行星带，进入内太阳系，甚至接近地球轨道。这些轨道近日点距离太阳小于1.3个天文单位的天体，被统称为近地小行星（Near-Earth Asteroid，NEA）。

在近地小行星中，有一类尤其引人关注：潜在危险小行星（Potentially Hazardous Asteroid，PHA），它们与地球轨道的距离小于约0.05个天文单位（约750万公里），且直径超过140米，一旦发生撞击，可能造成地区级甚至更严重的灾难。截至目前，天文学家已发现38，400余颗近地小行星，其中约6%被列为潜在危险小行星。对这些“近地访客”的持续监测与深入研究，不仅有助于理解太阳系小天体的演化，也对未来地球防御至关重要。

近地小行星发现数量统计

（图片来源：CNEOS）

近几十年来，人类在小行星探测方面持续取得突破，多个国家相继开展了深空探测任务。

美国的“伽利略号”于1989年启程，在飞往木星的旅途中成功飞掠小行星Gaspra和Ida，开创了深空探测中的小行星顺访模式；1998年发射的“会合-舒梅克号”首次成功环绕并着陆在爱神星上，开创了小行星软着陆的先河；中国的“嫦娥二号”在圆满完成月球任务后于2012年成功飞越探测了图塔蒂斯小行星，标志着我国首次实现对近地小行星的近距离观测；日本的 “隼鸟号”系列任务于2003年和2014年分别对糸川（Itokawa）和龙宫（Ryugu）小行星实施采样并成功返回地球，标志着采样返回技术的成熟。美国NASA的“冥王号”（OSIRIS-REx）任务于2020年在贝努（Bennu）小行星成功采样，并于2023年将样本带回地球，是人类首次对碳质小行星的采样返回任务；“DART”任务则在2022年成功撞击迪莫弗斯（Dimorphos）小行星，首次验证了人类主动改变地外天体轨道的能力。而欧洲空间局的“赫拉号”已于2024年发射，计划飞抵迪莫弗斯，详细观测DART撞击后的效果。

国内外小行星探测任务

（图片来源：NASA/JAXA）

这些任务标志着人类对小天体探测已从“飞越探测”迈入“环绕、着陆、采样乃至主动干预”的新时代，为行星防御、小行星资源开发和太阳系起源研究提供了关键支撑。通过对采样返回的小行星物质进行分析，科学家能够深入探寻早期太阳系的化学组成、演化过程，以及水和有机物可能的起源。小行星探测正成为继月球、火星之后深空探测的又一热点方向。

天问二号第一站：一直不停快速翻转的小行星

天问二号首先飞向地球的准卫星2016 HO3。

2016 HO3是这颗小行星的临时编号，表示其在2016年被发现，其中“H”代表发现的时间段（4月下半月），O3表示在该时间段内的发现顺序。其永久编号为469219，正式命名为Kamo'oalewa，源自夏威夷语，意为“振荡的天星” 。

2016 HO3的轨道目前处于与地球“共轨”的特殊状态，被称为地球的准卫星。它并不真正被地球引力捕获，但因其公转周期（365.75天）几乎与地球同步，即形成了1:1的轨道共振；它长期在地球附近摆动，时而跑在地球前面、时而落在地球后面，仿佛是地球的太空“小舞伴”。截止2025年5月，天文学家已确认地球拥有7颗准卫星。

近地小行星2016 HO3的轨道、地心距与视星等变化特征^[1]

2016 HO3体积不大，估计直径仅有40到100米之间，大约为足球场那么宽。它的自转周期仅约28分钟，旋转速度之快，犹如一位矮小却身手敏捷的体操运动员不停地翻转。由于体积微小，这颗小行星的引力微弱得几乎不足以将自身“拉拢”成球形，因而它更像是一块凹凸不平的太空岩石，形状可能类似于隼鸟二号探测过的“龙宫”表面百米尺度内的岩石特征。

龙宫小行星表面百米尺度内石块形状采样

（图片来源：JAXA）

2016 HO3的光谱特征表明，它属于S型小行星，其表面主要由硅酸盐岩石构成，成分与普通石质小行星的表层物质相似，可能覆盖着一层由撞击和空间风化形成的沙砾状岩屑。

天文学家通过热红外仿真模拟进一步推测了其表面的热惯量——即物体对温度变化的“迟钝程度”。如果小行星表面覆盖的是细腻的尘土，其热惯量会很低，白天迅速升温，夜间快速降温，就像沙滩上的细沙在阳光下一晒就烫脚，夜晚又迅速变凉；而若表面布满较大的岩块或裸露岩石，热惯量较高，升温和降温过程都更加缓慢，就像大地深处的石板。

对于如此小且自转快速的天体，研究人员估算出2016 HO3的表面热惯量约为400J·m^-2·s^-0.5·K^-1，这一数值介于月球风化层（约50J·m^-2·s^-0.5·K^-1）和裸露岩石（约2500J·m^-2·s^-0.5·K^-1）之间，犹如踩在一片由粗砾铺就的地面上，既不像尘土那般松软，也不如岩石那般坚硬，暗示其表面可能覆盖着较粗的风化层颗粒^[2]。另有研究人员进一步分析，结果显示其表面物质粒径可能处于微米到毫米级别，细如沙砾或小米粒，估算的热惯量仅为约150J·m^-2·s^-0.5·K^-1，具体取决于热导率和孔隙率等因素^[3]。

由于2016 HO3自转速度极快，其快速旋转产生的离心力可能使赤道区域难以稳固地保留松散的风化物，就像一个旋转的陀螺将表面的沙粒甩向外缘一样。这种效应使赤道区域更易裸露岩石，而风化层则倾向于分布在重力相对占优的两极，或是朝向自转轴的陨击坑壁上缓慢沉积和聚集^[4]。这些地形相对稳定、可能富含细粒物质的风化层区域，被认为是未来天问二号任务进行表面采样的潜在优选目标区域。

墨子巡天望远镜在2024年3月29号拍到的2016 HO3 

（图片来源: 紫金山天文台）

关于2016 HO3的起源，当前科学界有两种主流假说。

一种认为它是月球撞击喷射物，即在认为它可能是一次月球撞击事件中被抛入太空的岩石碎片。支持这一假说的依据主要来自光谱和轨道特征。

首先，2016 HO3的反射光谱与典型的小行星有所不同——研究人员发现它的光谱曲线在近红外波段的斜率高于一般S型小行星，与月球岩石的光谱更为吻合^[5]。研究人员进一步指出，月球背面形成于哥白尼纪、直径约22公里的“布鲁诺”撞击坑，可能是2016 HO3的源头，具备将岩石抛出月球引力范围并进入地-日共振轨道的条件^[6]。

月球背面年轻的大型撞击坑——布鲁诺撞击坑（Giordano Bruno）

（图片来源：NASA）

另一种假说认为，2016 HO3源自主小行星带内侧的一次碰撞事件。其反射光谱与普通石陨石非常相似，而这些陨石通常被认为起源于S型小行星族群，如Flora家族^[7]。因此，有研究认为它可能原是主带某颗小行星的一块碎片，受大行星引力扰动和雅科夫斯基作用逐渐迁移至近地轨道，并最终成为地球的“小舞伴”。

目前，这两种假说各有依据，但尚无定论。

无论起源为何，2016 HO3都具备重要科研与探测价值。它身上有太多引人关注的秘密：为什么2016 HO3能够在地球周围长期维持这样稳定而微妙的轨道？它究竟来自何方？会不会是遥远过去从月球抛射出的碎片？而它的存在，又能为我们揭示关于太阳系演化历史的哪些奥秘？

天问二号发射之后，经过约一年的巡航首先抵达2016 HO3。抵近后将开展伴飞观测，随后择机实施取样。为何需要伴飞？因为人类对2016 HO3仍知之甚少，需充足时间“打前站”，既完成科学测量，也确保采样一击即中。

在伴飞阶段，探测器将利用搭载相机、光谱仪和穿透雷达等载荷，对小行星开展类似“CT扫描”的全方位探测：测绘表面形貌，测定自转与轨道参数，分析表层成分与热辐射特性，探测内部结构与周边空间环境等。这个阶段的探测能判断其为整块岩石还是碎石堆结构，也能全面勘察地形，以选定平坦、无障碍的采样点。

之后天问二号将像轻盈的攀岩者，缓缓降落在几乎无引力的岩石表面，利用专为微重力环境设计的多臂“抓手”稳稳抓牢。由于小行星表面性状未知，天问二号采样系统配备了砂轮磨削与毛刷清扫两种方案，无论表面是坚硬的整块岩石”，还是松散的碎石，均可轻松应对。不同于美日任务的“触地即退”式快闪，天问二号将稳固附着、精准采样。采样完成后，天问二号将把样本封装进返回舱并投递回地球，然后借助地球的引力弹弓，继续飞向下一站。

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

天问二号的下一站：“孔雀小行星”

天问二号的第二个探测目标是活跃的主带彗星 311P/PANSTARRS。

与近地小行星2016 HO3不同，311P位于火星与木星之间的主小行星带。2013年8月由美国泛星巡天望远镜发现时，它外形如同拖着长尾的彗星，——而且不止一条，而是六条！由于它的奇异外形，有人戏称它为“孔雀小行星”。科学家通过后续观测确认它的轨道稳定，是典型小行星轨道，却偶尔释放尘埃形成彗尾，因此把它归为主带彗星（活跃小行星）之一。311P是人类确认的第七颗主带彗星，直径约480米^[10]，公转周期约3.24年。观测还显示311P可能拥有一颗卫星，组成罕见的双小行星系统，这为探测增添了技术难度和科学价值。

主带彗星之所以特别，是因为过去人们普遍认为小行星带离太阳太近，温度太高，很难保存水冰等挥发物。通常大部分彗星来自太阳系边际的奥尔特星云，富含水冰，靠近太阳后升华形成尾巴。但311P打破了这种常识：它身处主带，却拥有多达六条类似彗星的尘埃尾巴。这可能是因为小行星受到撞击或自转加快，导致表面岩石破裂，暴露出里面隐藏的冰或尘埃。当冰升华或尘埃被甩出后，太阳光压力便推动它们形成长长的彗尾。

科学家认为，311P 或许是一颗被撞击碎裂后重新聚合的“碎石堆”小行星，这种结构靠微弱引力聚合在一起，没有钢筋水泥般的强度。但它又可能因为太阳辐射压和YORP效应，使其自转越来越快，最终达到一种“离心极限”，物质从赤道区域被甩飞出去，就像洗衣机高速甩干时水被甩出一样，这也是其卫星产生的重要机制。

活跃小行星与其活动机制^[11]

研究像311P这样的特殊小行星具有重要的科学意义。

首先，它有可能为地球水的起源提供新线索。过去，科学界普遍认为地球上的水来自远古彗星撞击带来的冰。然而观测发现，彗星中的水在氘氢比等同位素成分上与地球海洋存在显著差异。如果像311P这样的主带彗星也能储存水冰，那么就意味着，地球的水源可能部分来自小行星带这种距离更近的“内部水库”，而非遥远的深空彗星。

其次，311P作为一类兼具小行星和彗星特征的过渡型天体，也为探索太阳系早期小天体的结构与演化过程提供了珍贵样本。它有助于回答许多关键问题：小行星和彗星如何保存水和有机物？冰在太阳系中如何长期稳定存在？碎石堆结构是如何形成与分解的？通过对这类天体的深入探测，我们不仅能重构太阳系形成早期的物质分布，也能更准确地描绘小行星与彗星之间的演化图像。

天问二号探测器完成对2016 HO3取样任务后，将继续飞行，到达311P附近进行数月观测，将全面勘察其轨道、自转、形状、表面成分及喷发活动，并确认是否存在水冰和有机物。如发现卫星，还将观测双星系统的运行情况。此次探测将大幅提升我们对太阳系小天体的认知，揭示311P的诸多秘密。

解惑太阳系，守护地球未来

天问二号的深空之旅旨在揭开太阳系小天体的关键谜题：行星如何形成、太阳系如何演化、生命与地球之水从何而来，以及它们对地球构成的潜在威胁与资源价值。

在地球准卫星研究方面，这是“小投入、大产出”的科学机会。一方面，2016 HO3可能保存着太阳系早期的原始物质，是研究小行星形成与演化的宝贵样本；另一方面，其特殊位置提供了探索地球轨道邻近空间环境与演化历史的独特窗口，若其起源自月球，更有助于揭示地月系统的撞击演化过程。从工程角度看，准卫星距离近、速度增量低、通讯便利，是“高性价比”的理想探测对象。

在行星防御领域，中国的近地小行星防御演示任务计划采用“伴飞+撞击”双重手段改变小行星轨道，天问二号对40～100米级近地小行星的精细勘测能提供关键数据——比如辨别是松散碎石堆还是坚实岩石，这直接影响撞击偏转策略的制定。尽管2016 HO3轨道安全，但类似尺寸的小行星数量众多，潜在撞击风险不可忽视。天问二号的探测数据将助力优化轨道预报和防御技术。

在资源开发领域，小行星富含金属、稀有元素和水冰，虽采矿技术尚未成熟，天问二号样品和勘测成果将为未来采矿奠定基础。

此外，311P的研究可能突破水源和挥发物演化难题。若确认其尾迹含水冰或有机物，将支持“主带彗星供水”假说，丰富地球生命起源的证据。即便未发现水，深入揭示主带彗星成因也将颠覆传统彗星与小行星的界限认知，为完善太阳系演化拼图增添至关重要的一块。

总之，天问二号将通过揭开近地小行星2016 HO3和主带彗星311P的秘密，在小行星演化、太阳系历史、地球安全与资源开发等领域取得丰硕成果。我们期待它解答“2016 HO3的身世之谜”及“311P尾迹的成因密码”等谜题，更盼它带来意想不到的科学惊喜。让我们共同期待，天问二号这位“追星者”续写小行星探测的新篇章，为揭开太阳系的奥秘贡献中国智慧。

参考文献：

[1] Hu S, Li B, Jiang H, et al. Peculiar orbital characteristics of Earth quasi-satellite 469219 Kamo‘oalewa: implications for the Yarkovsky detection and orbital uncertainty propagation. The Astronomical Journal, 2023, 166(4): 178.

[2] 应佳峻，季江徽，姜浩轩等. 天问二号任务目标小行星(469219) Kamo‘oalewa的自转特征与表面热环境研究. 空间科学学报，2025，doi: 10.11728/cjss2025-yg04. 

[3] Fenucci M, Novaković B, Zhang P, et al. Astrometry, orbit determination, and thermal inertia of the Tianwen-2 target asteroid (469219) Kamo ‘oalewa. Astronomy & Astrophysics, 2025, 695: A196.

[4] Ren J, Wu B, Hesse M A, et al. Surface dynamics of small fast-rotating asteroids: Analysis of possible regolith on asteroid 2016 HO3. Astronomy & Astrophysics, 2024, 692: A62.

[5] Sharkey B N L, Reddy V, Malhotra R, et al. Lunar-like silicate material forms the Earth quasi-satellite (469219) 2016 HO3 Kamo‘oalewa. Communications Earth & Environment, 2021, 2(1): 231.

[6] Jiao Y, Cheng B, Huang Y, et al. Asteroid Kamo‘oalewa’s journey from the lunar Giordano Bruno crater to Earth 1: 1 resonance. Nature Astronomy, 2024, 8(7): 819-826.

[7] Zhang P, Li Y, Zhang G, et al. (469219) Kamo‘oalewa, A Space-Weathering-Matured LL-chondrite-like Small NEA: Target of the Tianwen-2 Sample Return Mission. Copernicus Meetings, 2024.

[8] Zhang R, Zhang H, Liu J, et al. Tianwen-2 Small Bodies Exploration Mission. SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica,2025.

[9] Hubble views extraordinary multi-tailed asteroid P/2013 P5. (2013-11-07), https://esahubble.org/images/heic1320a.

[10] Jewitt, D., Agarwal, J., Weaver, H., et al. The Extraordinary Multi-tailed Main-belt Comet P/2013 P5. The Astrophysical Journal Letters, 2013, 778, L21.

[11] 张欣怡, 季江徽，姜浩轩等. 活跃小行星(3200)Phaethon物理特性研究进展. 天文学进展，2025.（已接受）

季江徽，中国科学院紫金山天文台研究员。