我国开启小行星探测与采样返回之旅 天问二号探测器启程“追星”

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。火箭飞行约18分钟后，将探测器送入地球至小行星2016HO3转移轨道。随后，探测器太阳翼正常展开、相关机构顺利解锁，发射任务取得圆满成功。

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。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。

天问二号发射现场。 白国龙摄

寻访地球的“神秘舞伴”

深空中，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，而是被天文学家归类为地球“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。

天问二号拥有智能化“大脑”，它将“边飞边探边决策”，先围绕2016HO3伴飞，从距离目标天体约2000千米开始，基本自主开展精准捕获、逐步接近、科学探测和样品采集，最后返回地球。由于小天体引力非常弱小，坚硬表面容易造成探测器反弹，而松散表面又难以阻止探测器下陷。于是，技术团队创新了小天体采样方式，除常用的秒级触碰采样方式外，天问二号任务还将在距离小行星表面近处伸出机械臂实施悬停采样，以及在小行星表面微重力环境下开展分钟级的附着采样。

火箭实现“零窗口”发射

2016HO3的体积小、质量小、引力弱，捕获难度大，天问二号探测器要顺利抵达“目的地”，难关重重。对于火箭来说，发射窗口窄、轨道高度和入轨精度要求高、分离速度误差控制严，要闯过的关卡同样不少。

与以往发射地球轨道范围内的载荷相比，此次任务在分离阶段进一步提速，由每秒7.9千米的第一宇宙速度，提升至超过每秒11.2千米的第二宇宙速度，从而使探测器挣脱地球引力。过程中，火箭要为探测器提供极高的速度和能量，综合考量火箭运载能力、履约能力和可靠性等因素，我国宇航发射次数最多的火箭——长三乙火箭成为此次小行星探测之旅的“专属座驾”。

本次任务是长三乙火箭首次执行地球逃逸轨道发射任务。“火箭入轨时的速度达到每秒11.2千米，而只有将误差控制在每秒1米之内，才能将天问二号精准送入轨道，否则可能造成探测器与小行星出现百万公里级的误差。”中国运载火箭技术研究院张亦朴打了个形象的比喻，这样的入轨精度，就像在上海投出一个篮球，准确命中位于北京的篮筐，同时保证篮球入筐时的角度和速度。为此，技术团队在采用迭代制导技术的基础上，运用末速修正技术，在分离前实时调整火箭的速度、姿态等，确保分离速度“达标”，并满足入轨精度要求。

何时启程，也有讲究。连续3天，火箭每天只有4分钟的发射窗口期，加之目标小行星与地球的相对位置一直在变化，“零窗口”发射能为探测器节省更多燃料，以更好地完成后续任务。为了完成地球逃逸轨道发射任务，技术团队历时两年，完成多轮设计迭代，拿出了一套最简化的设计方案，实现火箭与探测器完美“交班”。

小行星样品预计2027年返回

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。

天问二号探测器上配置了11台科学设备，这些先进设备将助力探测器在飞行过程中进行探测，获取科学数据。

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。

311P既像小行星般沿固定轨道行进，又像彗星一样喷发尘埃。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？后续，天问二号探测器将穿越深空，揭开311P的神秘面纱。每一次探测数据的回传，都有望重构人类对太阳系演化的认知。（记者 刘苏雅）