2025年5月29日1時(shí)31分，“天問”2號(hào)小行星探測(cè)器，搭乘“長(zhǎng)征”3號(hào)乙火箭，從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心騰空而起，踏上了星海探索之旅。

圖源：新華社

“天問”2號(hào)總的任務(wù)周期大約是10年，其中用兩年半左右的時(shí)間完成對(duì)小行星2016HO3的伴飛、取樣并返回地球。此后則會(huì)繼續(xù)它的第二項(xiàng)任務(wù)：對(duì)主帶彗星311P的伴飛探測(cè)。

這是我國(guó)繼“天問”1號(hào)成功探測(cè)火星之后，又一項(xiàng)重要的深空探測(cè)任務(wù)。“天問”2號(hào)將首次對(duì)近地小行星進(jìn)行采樣，隨后返回地球軌道，將采樣返回器送回地球后，主探測(cè)器再飛向更加遙遠(yuǎn)的主帶彗星，展開深入探測(cè)。

認(rèn)識(shí)“天問”2號(hào)

“天問”2號(hào)正在飛向主帶彗星311P的藝術(shù)想象圖。梁睿祺/繪

“天問”2號(hào)探測(cè)器由主探測(cè)器與樣本返回艙兩部分組成，整體設(shè)計(jì)兼顧深空作業(yè)與樣品回收能力。主探測(cè)器搭載了一對(duì)直徑約4.7米的圓形柔性太陽翼，總面積達(dá)34平方米，為長(zhǎng)時(shí)間深空飛行提供穩(wěn)定電力支持。其推進(jìn)系統(tǒng)采用離子電推進(jìn)與化學(xué)推進(jìn)相結(jié)合的雙模方案，兼具持續(xù)推力與快速變軌能力。在科學(xué)觀測(cè)方面，探測(cè)器配備了包括可見光—紅外成像光譜儀、熱輻射光譜儀、多光譜相機(jī)、探測(cè)雷達(dá)、磁強(qiáng)計(jì)等在內(nèi)的10種科學(xué)儀器，將對(duì)目標(biāo)天體的表面成分、形貌結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境進(jìn)行多維探測(cè)。樣本返回艙則為小型再入式結(jié)構(gòu)，最大直徑約0.75米，將承擔(dān)采樣后返回地球的任務(wù)。

10年旅途的四大挑戰(zhàn)

根據(jù)北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院張曉天副教授介紹，“天問”2號(hào)將面臨四大挑戰(zhàn)：導(dǎo)航難、取樣難、返回難、轉(zhuǎn)移難。

“天問”2號(hào)任務(wù)路徑圖 圖源：科技日?qǐng)?bào)

導(dǎo)航難

“天問”2號(hào)的首個(gè)目標(biāo)小行星2016 HO3，在太空中高速運(yùn)行，直徑僅相當(dāng)于一個(gè)足球場(chǎng)。“天問”2號(hào)須穿越億萬公里的空間，精準(zhǔn)抵達(dá)這樣一個(gè)小目標(biāo)，難度極高。

取樣難

不同于“嫦娥”5號(hào)的分體式（軌道器+著陸器+上升器）采樣，2016 HO3的引力實(shí)在太小，僅為地球的百萬分之一，幾乎可以忽略。探測(cè)器無法靠重力自動(dòng)貼近目標(biāo)，只能依賴極其精細(xì)的姿態(tài)控制系統(tǒng)“主動(dòng)貼靠”、附著、取樣。這就像在時(shí)速3萬公里的高速路上，用一輛小車接近大卡車，伸手抓取物品后再安全脫離，難度可想而知。

返回難

“天問”2號(hào)采樣完成后還需將樣品送回地球，返回速度將超過第二宇宙速度，比“嫦娥”5號(hào)任務(wù)的再入速度高出約30%。如何在這種高速下完成安全再入與軟著陸，是對(duì)返回艙防熱系統(tǒng)與制動(dòng)控制能力的巨大考驗(yàn)。

轉(zhuǎn)移難

釋放返回艙后，主探測(cè)器還要再次利用地球引力進(jìn)行彈弓加速，踏上長(zhǎng)達(dá)七年的二次深空之旅，最終前往主帶彗星311P。這期間，探測(cè)器需經(jīng)歷多次復(fù)雜軌道調(diào)整，并在遙遠(yuǎn)的太空中持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)結(jié)構(gòu)、電源與系統(tǒng)穩(wěn)定性都是長(zhǎng)期考驗(yàn)。

探測(cè)目標(biāo)有何特別之處？

太陽系有數(shù)不清的小行星，為何我國(guó)首個(gè)小行星探測(cè)任務(wù)，天文學(xué)家只“心儀”2016 HO3和主帶彗星311P呢？它們有何特殊之處？

目標(biāo)1：2016HO3

地球的“準(zhǔn)衛(wèi)星”

如果問你，地球有幾個(gè)衛(wèi)星？相信問天少年們都會(huì)不假思索的回答——1個(gè)，月球！可你是否知道，在距離地球數(shù)百萬到數(shù)千萬千米的深空中，有一顆被稱為“地球準(zhǔn)衛(wèi)星”的小行星——2016 HO3？

2016年4月27日，這顆小行星被美國(guó)夏威夷泛星計(jì)劃望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)。之所以被稱為“地球準(zhǔn)衛(wèi)星”，是因?yàn)樗€(wěn)定運(yùn)行于地球軌道附近，幾乎與地球同步繞太陽公轉(zhuǎn)。天文學(xué)家估算，2016 HO3的直徑僅為40~100米。它距離地球最近約1400萬千米，最遠(yuǎn)約4000萬千米。這顆小行星保留著太陽系誕生之初的原始信息，是研究太陽系早期物質(zhì)組成、形成過程和演化歷史的“活化石”，具有極高科研價(jià)值。

什么是“地球準(zhǔn)衛(wèi)星”？

①繞太陽公轉(zhuǎn)、與地球軌道形成共振的小行星。

②不是地球的天然衛(wèi)星，也不屬于典型的近地小行星。

③其運(yùn)動(dòng)軌跡與地球相近，從地球視角看呈周期性振蕩。

目標(biāo)2：主帶彗星311P

“冒牌彗星”？

被冠以“主帶彗星”之名，相信很多問天少年會(huì)理所當(dāng)然的認(rèn)為，311P是一顆彗星。但事實(shí)上，這類天體仍屬于小行星范疇。

首先讓我們先了解下彗星與小行星之間的區(qū)別：

• 典型彗星源自太陽系外圍的柯伊伯帶或奧爾特云，富含水冰等揮發(fā)性物質(zhì)，在接近太陽時(shí)會(huì)因物質(zhì)揮發(fā)形成顯著的彗尾結(jié)構(gòu)。

• 主帶小行星位于火星與木星軌道之間的主小行星帶，由于長(zhǎng)期暴露在較強(qiáng)太陽輻射下，通常該區(qū)域的星體難以長(zhǎng)期保留揮發(fā)性物質(zhì)。

然而，有一類天體“定居”在主小行星帶，卻表現(xiàn)出類似彗星的活動(dòng)特征，例如運(yùn)行在近日點(diǎn)附近時(shí)，可能噴發(fā)氣體和塵埃顆粒。這種獨(dú)特的雙重特性使其成為一類特殊的小行星天體，天文學(xué)家將它們歸類為“主帶彗星”。隨著觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了越來越多具有類似特征的天體，它們又被稱為“活躍小行星”。主帶彗星311P正是這類特殊天體的典型代表。

通過這次挑戰(zhàn)，我國(guó)將在深空探測(cè)領(lǐng)域積累更多經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)包括“天問”3號(hào)（火星采樣返回）、“天問”4號(hào)（木星系探測(cè)）在內(nèi)的系列任務(wù)提供技術(shù)支撐。讓我們預(yù)祝“天問”2號(hào)一切順利！

編輯/云苓

審核/老虎

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