作者|馮梓洋

審核|董晨暉

編輯|趙經遠

天問二號探測器。圖像來源：參考資料8

2025年5月29日凌晨1時31分，長征三號乙遙一一○運載火箭搭載著天問二號探測器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火起飛，這是2020年發(fā)射天問一號火星探測器5年后，中國航天再次啟動天問系列行星探測工程。天問二號的首要目標是對第469219號小行星（正式名稱為Kamoòalewa，臨時編號為2016 HO3）實施伴飛﹑遙感探測及采樣返回，之后將前往活躍小行星311P/2013 P5（PanSTARRS）開展伴飛探測。整個過程預計耗時10年左右，以飛掠、伴飛、附著、采樣返回等方式，對目標小天體進行整體性遙感探測、局部區(qū)域就位探測和采樣返回，開展目標小天體形成與演化、軌道動力學演變，以及返回樣品與隕石、地面觀測與遙感就位探測數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)性研究。作為中國行星探測工程的重要任務之一，天問二號任務是中國的第一次小行星采樣返回和活躍小行星繞飛探測任務，也是人類歷史上第一次對地球準衛(wèi)星、活躍小行星進行近距離探測。

天問二號發(fā)射升空。圖像來源：參考資料14

天問二號（Tianwen-2）是由中國空間技術研究院（五院）研發(fā)的深空探測器，由主探測器和返回艙組成，采用了太陽能電推進系統(tǒng)技術，具有自動導航、智能控制等功能，根據(jù)科研目標研究需求，配置了11種有效科學載荷（可見紅外成像光譜儀、熱輻射光譜儀、多光譜相機、中視場彩色相機、探測雷達、磁強計、帶電粒子與中性粒子分析儀、噴發(fā)物分析儀、窄視場導航敏感器、激光一體化導航敏感器、旋轉衍射高光譜相機），各載荷預期可獲得的科學數(shù)據(jù)與科學目標見下圖。

天問二號探測器配置的11種有效載荷及其科學目標。圖像來源：參考資料7

迄今為止，人類已經進行了無數(shù)次大大小小的小行星探測任務，取得了歷史意義的成就，其中取回樣品的有以下三次：2010年，日本隼鳥號（Hayabusa）探測器攜帶第25143號小行星糸川（Itokawa，大小535米×294米×209米）的樣品，經過一波三折返回地球，這是人類首次采回小行星的樣品；此后日本又發(fā)射了隼鳥2號探測器，并于2020年成功回收第165173號小行星龍宮（Ryugu，大小1004米×876米）的樣品；2023年，美國OSIRIS-REx探測器成功回收第101955號小行星貝努（Bennu，大小565米×535米×508米）的樣品，在進行細致分析后發(fā)現(xiàn)其中含有多種多種氨基酸﹑堿基等有機分子。

縱覽整個人類小行星探測史，與日本、美國等相比，中國在小行星的深空探索方面起步較晚，迄今只有嫦娥二號探測器對第4179號小行星托塔蒂斯（Toutatis，大小4.75千米×1.95千米）進行了飛掠探測，因此天問二號無疑是具有歷史開創(chuàng)性的。但是，和諸多探索過的近地小行星相比，論尺寸大小，第469219號小行星（大小40米～100米）只是其中默默無名的一個小碎片罷了，那我們?yōu)槭裁催€要對一顆普通得再不能普通的小行星開展采樣呢？那得從人類首次發(fā)現(xiàn)它說起。

第469219號小行星的軌道，雖然它實際上是圍繞太陽運行的天體，但從地球的視角看去它卻圍繞地球運行。視頻來源：NASA Jet Propulsion Laboratory

2016年4月27日，泛星巡天項目（Pan-STARRS）發(fā)現(xiàn)了第469219號小行星，后以夏威夷語命名為Kamoòalewa，意為“振蕩的天體碎片”，由于其近日點距離僅為0.898天文單位，小于1.3天文單位，因此是一顆近地小行星。因為它獨特的軌道特征與地球相似，它被認為是地球的一顆準衛(wèi)星：地球繞太陽的公轉周期為365.25636天，第469219號小行星的公轉周期與此幾乎相同，這使得它與地球產生了1：1共振（即地球繞太陽公轉一周，第469219號小行星也繞太陽公轉一周），從地球上觀測者的視角來看，它似乎圍繞地球運行，但它實際上是圍繞太陽公轉的天體，并沒有被地球的引力束縛，像這樣的天體被稱為準衛(wèi)星。這種類型的小行星是極為罕見的，目前已知地球的準衛(wèi)星僅有7顆。

根據(jù)科學家們的推斷，第469219號小行星有可能來自于遠古太陽系撞擊事件的拋射物，它的成分含有與月球巖石相似的重金屬和硅酸鹽礦物，像這樣的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組成、形成過程和演化歷史的 “活化石”，具有極高的科研價值。

第469219號小行星藝術圖。圖像來源：Addy Graham/University of Arizona

當?shù)竭_第469219號小行星的時候，天問二號將會以光譜分析、成像等形式探索它的形態(tài)地貌、表面物質組分、內部結構，并獲取小行星樣品的背景信息。此外還會測定軌道參數(shù)、自轉參數(shù)、形狀大小和熱輻射等物理參數(shù)，用以研究地球準衛(wèi)星的來源和軌道動力學演化。對于采集的樣品，在送回地球后，通過測定其物理性質、化學與礦物成分、同位素組成和結構構造等，為小行星的起源與演化、早期太陽系的形成與演化等課題提供科學依據(jù)。

除了探測第469219號小行星之外，天問二號還有一個另任務，那就是對活躍小行星311P的研究。311P是人類發(fā)現(xiàn)的少數(shù)活躍小行星之一，直徑約為 480 米。它每3.24年繞太陽公轉一周，近日點距離為1.94天文單位，遠日點距離為2.44天文單位。

哈勃空間望遠鏡拍攝的311P。圖像來源：NASA, ESA, and D. Jewitt

在泛星巡天項目于2013年8月15日發(fā)現(xiàn)這一天體后，哈勃空間望遠鏡對其進行了觀測，發(fā)現(xiàn)它拖著多條塵埃尾，外觀和彗星相似。目前認為可能由于小行星快速旋轉，導致物質拋射，從而形成了311P的彗星特征。由于它表現(xiàn)出彗星的形態(tài)，因此獲得了彗星編號311P，但是它的機制與彗星不同（彗星活動是由水冰等揮發(fā)性物質產生的），歷史上曾將這類天體稱為主帶彗星（由于這個原因，本文部分圖片中使用了“主帶彗星”一詞），但現(xiàn)在通常稱其為活躍小行星。

天問二號將測定311P的軌道參數(shù)、自轉參數(shù)、形狀大小和熱輻射等物理參數(shù)，研究主帶彗星的軌道及其動力學演化；獲取主帶彗星311P形貌、表面物質組分、內部結構、以及可能的水和有機物等信息，獲取太陽系早期演化信息，研究活躍小行星的形成和演化、活動機制，為太陽系起源與演化提供重要線索。

各飛行階段明細。圖像來源：參考資料3

回到天問二號任務本身，此次任務一共分為13個階段，從2025年5月29日發(fā)射開始，預計將于2026年7月抵達第469219號小行星，對其進行遙感探測，評估潛在采樣點，之后將嘗試使用懸停﹑觸碰﹑附著的方式對小行星進行采樣，以適應第469219號小行星可能的松散碎石和堅硬獨石結構，這種方法可以提取更深層的樣本，這樣取得的樣本較少暴露于太空環(huán)境，可能保留了更多原始信息。在2027年11月返回地球后，天問二號主探測器與返回艙分離，通過返回艙把小行星的樣品送回地球，之后借助地球引力加速前往活躍小行星311P，預計2035年1月抵達，隨后開始為期數(shù)月的環(huán)繞探測。

天問二號任務流程示意圖。圖像來源：參考資料3

天問二號的成功發(fā)射標志著我國的航天技術和深空探測邁向了新的里程碑，有望在小天體研究領域取得多項突破，促進了中國名片、中國技術進一步邁向國際視野。相信在不遠的未來，我們能見證中國的行星探測計劃在星辰大海中續(xù)寫中國的輝煌篇章，帶來更多的驚喜。

參考資料

1、Tianwen-2: China’s Near-Earth asteroid and comet double-header, The Planetary Society,https://www.planetary.org/articles/tianwen-2-chinas-near-earth-asteroid-and-comet-double-header

2、Tianwen-2,wikipedia,https://en.wikipedia.org/wiki/Tianwen-2

3、天問二號，灰機Wiki衛(wèi)星百科，https://sat.huijiwiki.com/wiki/天問二號

4、天問二號順利轉入發(fā)射區(qū)，中國探月與深空探測網(wǎng)，http://www.clep.org.cn/n5982341/c10673740/content.html

5、Chinese launch cadence accelerates, Tianwen-2 prepares for launch NSF,https://www.nasaspaceflight.com/2025/05/china-roundup-05232025/

6、譚旭, 張曉霞, 陳王麗等，天問二號有效載荷科學數(shù)據(jù)產品的設計與驗證，中國科學: 物理學 力學 天文學，https://dds.sciengine.com/cfs/files/pdfs/view/1674-7275/298CF80F297241169048D29F1B56238A.pdf

7、張榮橋，張熇，劉建軍等，天問二號小天體探測任務，中國科學: 物理學 力學 天文學，https://dds.sciengine.com/cfs/files/pdfs/1674-7275/AFC701BF5DEC4350A4F3974853C9B6D8.pdf

8、中國空間技術研究院張熇研究員團隊：“天問二號”小行星表層采樣系統(tǒng)建模與仿真 | SPACE導讀，微信公眾號“空間科學與技術”，https://mp.weixin.qq.com/s/sIg3czySFceAJxuXC7p04Q

9、Active asteroid，wikipedia，https://en.m.wikipedia.org/wiki/Active_asteroid

10、311P/PanSTARRS，wikipedia，https://en.m.wikipedia.org/wiki/311P/PanSTARRS

11、469219 Kamo?oalewa，wikipedia，https://en.m.wikipedia.org/wiki/469219_Kamo%CA%BBoalewa

12、Quasi-satellite，wikipedia，https://en.m.wikipedia.org/wiki/Quasi-satellite

13、天問二號即將啟程！到底是什么任務竟需要十年才能完成？，微信公眾號“科學大院”， https://mp.weixin.qq.com/s/sr5MbbygdhA08_MiK4Kx-A

14、天問二號任務發(fā)射圓滿成功，我國開啟小行星探測與采樣返回之旅，微信公眾號“中國的航天”，https://mp.weixin.qq.com/s/0sg_2Nfrx_HF-A2prherzg

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