光明日报记者 张晓华 光明日报通讯员 蔡金曼 李仪
5月29日凌晨，伴随着长征三号乙运载火箭升腾的烈焰，天问二号从西昌卫星发射中心顺利升空，随后进入预定轨道，踏上为期10年左右的“远征”。
与天问一号任务目标不同，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。天问二号为何选择这两颗天体作为探测目标？这一探索过程又将对我国推进行星探测工程有何助益？
发射瞬间 新华社发
双星探测彰显中国航天智慧
小行星是太阳系的重要组成部分，它们在太阳系形成早期就已存在，保留着太阳系早期形成和演化历史的遗迹，是研究太阳系起源的“活化石”。
2016年，2016HO3首次进入人类观测视野。经过轨道观测和计算模拟发现，这颗小行星围绕太阳的公转周期几乎与地球同步，并与地球保持着微妙的距离，被称作地球的“准卫星”。对其开展探测和表面样品研究，有可能回答准卫星的起源，以及轨道演化历史和未来趋势等科学问题，并为小行星乃至太阳系的形成和演化过程提供科学依据。
根据目前的任务计划，天问二号将率先“拜访”2016HO3。“任务的影响因素有很多，实施难度很大。”中国航天科技集团专家曾福明坦言。在着陆采样前，天问二号将对2016HO3进行全面“体检”，通过详尽的遥感、测绘获取其热辐射状态、表面特征、密度、成分等信息，并寻找最佳着陆点，之后实施采样并返回地球。
用返回舱将小行星样品送回地球后，天问二号主探测器并不会返回地面，而是利用地球引力弹弓效应完成一次加速，继续飞向主带彗星311P执行探测任务。
主小行星带位于火星和木星轨道之间，太阳光辐射较强，小行星的挥发物难以保留，因此主带内的小行星多以岩质为主。而现有观测表明，311P拥有6条形似彗尾的结构。
这些“彗尾”中是否含有水分子？它的喷发能量从何而来？它如何将冰或其他挥发物保留至今？如果小行星带真的存在水冰，地球海洋起源是否需要重新审视？这些未解之谜，具有巨大的研究价值，同时也对天问二号探测任务提出了技术挑战。
“这两颗星可谓万里挑一。”行星探测工程天问二号任务副总师、中国科学院国家天文台研究员刘建军表示。
“针对2016HO3小行星和311P主带彗星科学探索任务，天问二号探测器搭载了11台科学载荷，将对相关天体地貌、物质组分、内部结构、可能的喷发物以及轨道力学等方面开展研究。”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说，在取得小行星样品后，还将对样品的物理特性、化学与矿物成分和结构构造等方面开展研究测定，“我们希望通过天问二号任务实施，能够在这两类小天体的认知、起源、演化等方面取得科学研究突破。”
跑好小行星探测“第一棒”
天问二号要奔向小行星，必须摆脱地球引力，即与火箭分离时的速度要超过11.2千米/秒的第二宇宙速度。同时，由于目标小行星体积小、质量小、引力弱，捕获难度大，这对火箭的速度、能量和入轨精度都提出了极高要求。
“它的入轨精度，就好比在上海投出一个篮球，要投中位于北京的篮筐，还要保证篮球入筐时的飞行角度和速度。”中国运载火箭技术研究院工程师张亦朴介绍，此次火箭入轨速度达到并超过第二宇宙速度的同时，速度偏差不能超过1米/秒，否则可能造成百万公里的级差。为此，研制团队在采用迭代制导技术的基础上，还运用了末速修正技术，在分离前实时调整火箭的速度、姿态等，确保天问二号精准踏上深空之旅。
作为我国高轨主力运载火箭，长三乙火箭能够成为天问二号探测之旅的“专属座驾”，还在于它是长征三号甲系列运载火箭中“力气”最大的，特别是经过运载能力和可靠性“双提升”工程后，其地球同步转移轨道运载能力已提升至5.55吨，与天问二号探测器质量要求更为贴合。
其实，更大的挑战在于，小行星探测的轨道设计复杂性较高，对发射窗口要求严格。为了给探测器保留更多燃料，以更好地完成后续任务，火箭型号团队精心准备，最终实现“零窗口”按时发射，顺利跑完小行星探测“第一棒”，为后续任务成功增加了更多保障。同时，针对连续3天的发射窗口，型号团队还将原本每天1套、共计3套的火箭飞行程序简化为1套，进一步提高火箭的可靠性和任务适应性。
力争揭开更多宇宙奥秘
2012年，嫦娥二号近距离飞越图塔蒂斯小行星，并获得该小行星的高分辨率彩色影像，成功实现我国首次对小行星的飞越探测；2020年，嫦娥五号实现我国首次地外天体自动采样返回；2024年，嫦娥六号完成人类首次月球背面采样返回之旅……近年来，我国在深空探测和采样方面取得的一系列成果振奋人心。
然而，不同于嫦娥二号与小行星“擦肩而过”，也不同于嫦娥五号、嫦娥六号的月表取样，天问二号将去小行星“登门做客”。根据目前的观测数据判断，2016HO3的个头很小，直径约为40米至100米，几乎处于零重力环境。“已有的观测和分析无法确定小行星的表面特性，即它到底是一整块的岩石，还是由松散的碎石堆组成。”行星探测工程天问二号任务地面应用系统总师、中国科学院国家天文台研究员苏彦说。
如何在如此复杂的条件下和有限的时间内完成稳定附着及采样，成为天问二号面临的重大挑战。
为应对2016HO3自转速度、星表性状未知等不确定性，天问二号设计有触碰、悬停、附着3种采样模式。除了“蜻蜓点水”式的秒级触碰方式外，天问二号还将根据实际情况，在距离小行星表面一定高度实施悬停采样，或在小行星表面微重力环境下开展附着采样，尽最大可能获取小行星样品。
此外，我国去年落成启用的日喀则和长白山40米射电望远镜，将我国的甚长基线干涉测量（VLBI）网络等效口径从3200公里扩展到约3800公里，这也将为天问二号的太空征程提供强劲助力。
天问二号任务是中国航天接续星际探测新征程的重要举措，任务实施周期长、风险难度大。为此，工程全线攻坚克难、协同攻关，确保了发射任务圆满成功，迈出天问二号任务漫长探测过程的“第一步”。
期待天问二号执炬前行，按计划完成各项探测任务，揭开更多宇宙奥秘。
（光明日报西昌5月29日电）
《光明日报》（2025年05月30日 08版）
来源： 光明网-《光明日报》
