北京時(shí)間2025年5月29日01:31，在位于中國(guó)四川南部的西昌發(fā)射場(chǎng)2號(hào)航天發(fā)射工位，搭載“天問(wèn)二號(hào)”小行星探測(cè)器的“長(zhǎng)征三號(hào)乙”遙一百一十運(yùn)載火箭點(diǎn)火發(fā)射，約18分鐘后，火箭上面級(jí)將探測(cè)器送入地球至小行星2016HO3轉(zhuǎn)移軌道。此后，太陽(yáng)翼正常展開(kāi)，發(fā)射任務(wù)取得圓滿(mǎn)成功。

中國(guó)首次小行星探測(cè)任務(wù)

“天問(wèn)二號(hào)”是中國(guó)行星探測(cè)工程的第2次探測(cè)任務(wù)，也是中國(guó)首次小行星探測(cè)任務(wù)，由中國(guó)國(guó)家航天局探月與航天工程中心承擔(dān)工程總體工作，負(fù)責(zé)任務(wù)的總體設(shè)計(jì)和實(shí)施管理。“天問(wèn)二號(hào)”主要任務(wù)目標(biāo)是對(duì)小行星2016HO3進(jìn)行探測(cè)、取樣并返回地球，此后再對(duì)主帶彗星311P開(kāi)展抵近探測(cè)。

小行星2016HO3示意圖

彗星311P示意圖

小行星2016HO3是距離地球較近的地球準(zhǔn)衛(wèi)星之一，距離地球約1800萬(wàn)至4600萬(wàn)千米，重力極小，直徑30至100米，被認(rèn)為是研究太陽(yáng)系起源的“活化石”；主帶彗星311P位于火星與木星軌道之間的主小行星帶內(nèi)側(cè)（靠近火星距離地球較近的一側(cè)），距離地球約1.5億至5億千米，彗核320至580米，兼具小行星和彗星特點(diǎn)，其形成和演化原因備受關(guān)注。

“天問(wèn)二號(hào)”小行星探測(cè)器示意圖

“天問(wèn)二號(hào)”（Tianwen-2）小行星探測(cè)器為中國(guó)航天科技集團(tuán)五院抓總研制的大型深空探測(cè)器，由主探測(cè)器和返回器組成，總質(zhì)量約2.1噸。該探測(cè)器搭載了11臺(tái)（套）科學(xué)設(shè)備，包括中視場(chǎng)彩色相機(jī)、多光譜相機(jī)、可見(jiàn)紅外成像光譜儀、熱輻射光譜儀、探測(cè)雷達(dá)、磁強(qiáng)計(jì)、帶電粒子與中性粒子分析儀、噴發(fā)物分析儀、窄視場(chǎng)導(dǎo)航敏感器、激光一體化導(dǎo)航敏感器、旋轉(zhuǎn)衍射高光譜相機(jī)等。

入軌速度超第二宇宙速度

承擔(dān)“天問(wèn)二號(hào)”探測(cè)器發(fā)射任務(wù)的“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭是中國(guó)航天科技集團(tuán)一院抓總研制的中型液體運(yùn)載火箭，主要用于地球高軌及深空發(fā)射任務(wù)，采用三級(jí)半構(gòu)型。本次任務(wù)使用的是“長(zhǎng)三乙”改二型，與改三型（CZ-3B/G3）主要區(qū)別在于整流罩。該箭全長(zhǎng)56.326米，最大直徑3.35米，配備直徑4米整流罩，起飛質(zhì)量458.97噸，標(biāo)準(zhǔn)地月轉(zhuǎn)移軌道（TLI）運(yùn)載能力為3.78噸。

本次任務(wù)是“長(zhǎng)征三號(hào)甲”系列運(yùn)載火箭首次執(zhí)行行星際發(fā)射任務(wù)，是該系列火箭首次地球逃逸軌道發(fā)射任務(wù)，火箭分離時(shí)速度超過(guò)11.2千米/秒的第二宇宙速度，從而使探測(cè)器脫離地球引力。同時(shí)，小行星本身具有體積小、質(zhì)量小、引力弱的特點(diǎn)，捕獲難度大，對(duì)火箭入軌精度要求極高。此次火箭入軌速度超過(guò)11.2千米/秒，速度偏差不能超過(guò)1米/秒，否則可能會(huì)造成百萬(wàn)千米級(jí)別的距離差。為此，研制團(tuán)隊(duì)采用迭代制導(dǎo)加末速修正，在分離前實(shí)時(shí)調(diào)整火箭的速度、姿態(tài)等，確保滿(mǎn)足入軌精度要求。

此次任務(wù)發(fā)射窗口要求極高，5月29日到31日連續(xù)3天，每天只有4分鐘。但由于目標(biāo)小行星與地球的相對(duì)位置一直在變化，只有“零窗口”發(fā)射最節(jié)省推進(jìn)劑，型號(hào)團(tuán)隊(duì)最終采用“零窗口”按時(shí)發(fā)射。針對(duì)連續(xù)3天的發(fā)射窗口，型號(hào)團(tuán)隊(duì)還將原本每天1套、共計(jì)3套的火箭飛行程序簡(jiǎn)化為一套程序，進(jìn)一步提高火箭可靠性和任務(wù)適應(yīng)性。

一場(chǎng)漫長(zhǎng)的行星際之旅

“天問(wèn)二號(hào)”任務(wù)目的地包括處于不同區(qū)域、距離遙遠(yuǎn)的兩顆小行星（彗星），任務(wù)距離遙遠(yuǎn)、任務(wù)過(guò)程漫長(zhǎng)。本次任務(wù)分為13個(gè)飛行階段，先后為發(fā)射段、小行星轉(zhuǎn)移段、小行星接近段、小行星交會(huì)段、小行星近距探測(cè)段、小行星采樣段、返回等待段、返回轉(zhuǎn)移段、再入回收段、主帶彗星轉(zhuǎn)移段、主帶彗星接近段、主帶彗星交會(huì)段、主帶彗星近距探測(cè)段。

“天問(wèn)二號(hào)”任務(wù)軌跡示意圖

“天問(wèn)二號(hào)”任務(wù)前9個(gè)階段是關(guān)于小行星2016HO3的探測(cè)和采樣返回，持續(xù)約2.5年。探測(cè)器發(fā)射入軌后，進(jìn)入為期約1年的小行星轉(zhuǎn)移段，期間需實(shí)施深空機(jī)動(dòng)、中途修正等操作，直至距離小行星約3萬(wàn)千米處。隨后依次進(jìn)入小行星接近段、交會(huì)段、近距探測(cè)段，在近距探測(cè)段按照“邊飛邊探、逐步逼近”原則，對(duì)小行星開(kāi)展懸停、主動(dòng)繞飛等探測(cè)，確定采樣區(qū)后進(jìn)入采樣段。完成采樣后，探測(cè)器將經(jīng)歷返回等待段、返回轉(zhuǎn)移段，接近地球時(shí)返回器與主探測(cè)器分離，之后返回器獨(dú)自進(jìn)入再入回收段，預(yù)計(jì)于2027年底著陸地球并完成回收。

此后，主探測(cè)器將繼續(xù)進(jìn)行約7年的飛行，前往主帶彗星311P進(jìn)行抵近探測(cè)。

本次任務(wù)是2025年“長(zhǎng)征三號(hào)乙”火箭第8次發(fā)射、西昌發(fā)射場(chǎng)第9次發(fā)射、中國(guó)第32次發(fā)射和世界第118次入軌航天發(fā)射。

作者：木蘭星舟