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◇天问(tiānwèn)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(huìxīng)311P开展科学探测。这是我国首次实施小行星采样返回任务，迈出了深空探测的新(xīn)一步 ◇天问(tiānwèn)二号任务技术难度大，工程风险高，设计任务周期10年左右，后续环节的(de)不确定因素对于这场漫长征程来说是一场持续考验 文|《瞭望》新闻周刊记者(jìzhě) 贾雯静 我国在西昌卫星发射(fāshè)中心用长征三号乙运载火箭，成功将行星探测(tàncè)工程天问二号探测器(tàncèqì)发射升空（2025年5月29日摄）才扬摄/本刊 5月29日1时31分，辉光照亮夜空。由中国航天科技集团所属中国运载火箭技术研究院抓总研制(yánzhì)的长征三号乙Y110运载火箭（下称(xiàchēng)长三乙火箭），在西昌卫星发射中心(xīchāngwèixīngfāshèzhōngxīn)烈焰中起飞。 火箭(huǒjiàn)飞行约18分钟后，将中国航天科技集团所属中国空间技术研究院抓总(zǒng)研制的天问(tiānwèn)二号探测器送入地球至小行星2016HO3转移轨道。此后，探测器太阳(tàiyáng)翼正常(zhèngcháng)展开，发射任务取得圆满成功，标志着我国天问二号探测任务顺利启程，为后续深空探索跑好关键“第一棒”。 自2020年中国航天日启动“天问”系列以来，这一以(zhèyīyǐ)屈原诗句命名(mìngmíng)的行星探测工程，赓续中华文明对宇宙奥秘的追问。目前，天问一号(yīhào)探测器(tàncèqì)已获取珍贵火星原始科学数据，形成了标准数据产品，火星探测持续走向深入。 如今，天问二号再次踏上星际(xīngjì)探测征程，主要(zhǔyào)任务目标是对小行星2016HO3进行探测、取样(qǔyàng)并返回地球，此后再对主带彗星311P开展科学探测。 国家航天局(guójiāhángtiānjú)局长单忠德表示，国家航天局牵头实施(shíshī)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。任务实施周期长，风险难度(nándù)大(dà)，工程全线攻坚克难，协同攻关，确保了发射任务圆满成功。 发射阶段面临(miànlín)三重挑战 天问二号任务的首道难关在于发射环节(huánjié)。 为(wèi)顺利完成发射，本次行星探测(tàncè)任务选用的运载工具为长征三号甲(chángzhēngsānhàojiǎ)系列(xìliè)运载火箭三兄弟中“力气最大”的长三乙火箭，该火箭于1993年获批立项，自1996年首飞成功至今，承担了多个国家重大(zhòngdà)工程任务，曾执行过嫦娥三号、嫦娥四号等探月工程任务，此前已完成108次发射，是我国宇航发射次数最多的单一型号火箭。 中国航天科技集团魏远明(wèiyuǎnmíng)表示，虽然已经执行了百余次发射(fāshè)任务，积累(jīlěi)了丰富经验，但此次任务是长三乙火箭首次执行地球逃逸轨道发射，面临新情况新挑战。 挑战一：速度要求(yāoqiú)更快。 魏远明介绍，以往发射地球轨道范围内的载荷(zàihè)时，火箭分离速度达第一宇宙速度每秒7.9千米即可，此速度是物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周(yúnsùyuánzhōu)运动所(suǒ)需的最小速度。 此次任务发射目标并非绕(rào)地球旋转的卫星，航天器必须(xū)完全脱离地球引力控制进入逃逸轨道，火箭分离时速度须达到摆脱地球控制的第二宇宙速度，最低(zuìdī)要求为每秒11.2千米。 “这对火箭的运载能力、履约能力等都提出了更高要求(yāoqiú)。”魏远明说(míngshuō)。 挑战二(èr)：精度要求更高。 “小行星本身体积小、质量小、引力(yǐnlì)弱，捕获难度大，对火箭入轨精度要求高。”中国运载火箭技术研究院张亦朴介绍，此次火箭入轨速度(sùdù)达到每秒11.2千米(qiānmǐ)的同时，速度偏差不能超过(chāoguò)1米，才能将天问二号精准送入轨道，否则可能会造成百万公里的级差。 这样严苛的(de)精度要(yào)求形象来说，就好比在上海投出一个篮球，不仅(bùjǐn)要命中位于北京的篮筐，还需确保篮球入筐时的飞行角度与速度都恰到好处。 难点三(sān)：发射窗口更窄。 小行星(xiǎoxíngxīng)2016HO3运行轨道较为特殊，一方面既像其他小行星一样环绕太阳运行，且公转(gōngzhuàn)周期(zhōuqī)与地球相近；另一方面从地球上看，其轨道又围绕地球运行。 这种特殊运行轨迹(guǐjì)使它与地球的相对位置和运动状态较为复杂，只有在特定时间段内，地球、探测器(tàncèqì)和小行星才能处于相对合适的位置关系，从而确保探测器能够以更快的速度(sùdù)抵近小行星并实现有效探测。 经过专家团队(tuánduì)测算，此次发射任务的窗口期仅为5月29日到31日连续3天，每天(měitiān)只有4分钟。加之目标小行星与地球的相对位置处于变化(biànhuà)之中，只有零窗口发射最节省燃料，这一要求无疑给型号(xínghào)团队带来了更大的挑战。 多方协同、技术迭代确保发射“万无一失(wànwúyīshī)” 早在2018年，天问(tiānwèn)二号的发射任务就“花落”长三乙火箭。为确保其可靠、精准、准时(zhǔnshí)跑好天问二号任务“第一棒”，工程全线攻坚克难，协同攻关，多(duō)举措确保火箭发射“万无一失”。 提高运载(yùnzài)能力方面，针对长征三号甲系列(xìliè)运载火箭，型号团队于2020年开始实施运载能力与可靠性“双提升”工程，完成了(le)多条技术状态变化(biànhuà)的(de)验证工作，确认了箭体结构、增压输送、总装总测三大系统数十个(shùshígè)重点关注项目，并对总装全过程状态从严要求，针对性梳理了装配(zhuāngpèi)风险点并予以排除，确保产品顺利完成总装测试。该工程后，长三乙火箭地球同步转移轨道运载能力提升至5.55吨，与天问二号探测器质量要求更为贴合。 在执行此发任务前，“双提升”后的长三甲系列火箭已经连续成功发射(fāshè)16次，不断验证着该工程(gōngchéng)的可靠性。 确保精确入轨方面，研制团队在采用迭代制导技术的基础上(shàng)，还运用了末速修正技术，在分离前实时调整火箭(huǒjiàn)的速度、姿态等，确保满足(mǎnzú)入轨精度要求。 不仅如此，研制人员经过多轮(duōlún)协调，将连续3个(gè)发射日每天1套发射轨道程序简化为3天共用(gòngyòng)一套程序，大大精简了发射流程，提高火箭可靠性和任务适应性。 火箭测控系统方面，西昌卫星发射中心马忠权介绍，为(wèi)满足零窗口发射需求，团队对(duì)测控设备精度不断进行调校(diàoxiào)，通过测控火箭外侧的(de)飞行弹道、飞行姿态以及火箭内侧的气压、燃料使用情况、温度等指标，了解火箭整体飞行状态。 本次测控系统还(hái)进行了全自动跟踪改造，借助AI算法让测控系统自动进行跟踪捕获(bǔhuò)，减轻操作手压力，提高跟踪性能和(hé)应急情况处理能力。 火箭(huǒjiàn)整体设计方面(fāngmiàn)，马忠权说：“多年来火箭外形延续经典，实际上，其内部的电气(diànqì)、动力、火工等系统和装置已历经三年的迭代升级。”与此同时，型号团队对箭上关键产品优中选优、加严验收、增加测试项目，严格控制火箭技术(jìshù)状态变化。 此外，“长三乙火箭还采用了通用化、系列化、组合化的设计思路，为全流程研制生产(shēngchǎn)效率提速。”中国(zhōngguó)运载火箭技术研究院覃艺说。 例如施行“去任务化(huà)”的设计研制模式，即火箭助推器、芯一级、芯二级、芯三级等产品都实现通用化和组批投产，提高(tígāo)生产(shēngchǎn)效率，缩短履约周期。 再如施行批量生产(shēngchǎn)管理模式(guǎnlǐmóshì)，通过系统综合试验、火箭总装和出厂测试并行开展，实施(shíshī)滚动出厂发射，实现流水线式柔性作业的运载火箭批生产，达到年生产发射15发火箭的能力水平，更好应对(yìngduì)任务需求。 后续探测、采样阶段(jiēduàn)仍存不确定性 此次发射(fāshè)任务圆满成功，仅仅是天问二号任务漫长探测过程的“第一步”。“天问二号任务技术难度大，工程风险(fēngxiǎn)高(gāo)，设计任务周期10年左右(zuǒyòu)，后续环节的不确定因素对于这场漫长征程来说是一场持续考验。”多位受访专家提到。 天问(tiānwèn)二号任务共包含发射段(duàn)、小行星(xiǎoxíngxīng)转移段、小行星接近段、小行星交会段、小行星近距探测段、小行星采样段、返回等待段、返回转移段、再入回收段、主带彗星(huìxīng)转移段、主带彗星接近段、主带彗星交会段、主带彗星近距探测段等13个飞行阶段。 在探测阶段，任务(rènwù)难点(nándiǎn)主要体现在时间周期长，能源需求量(xūqiúliàng)大。中国航天科技集团曾福明说，小行星2016HO3距离地球1800万至(wànzhì)4600万公里，主带彗星311P距离地球1.5亿至5亿公里，距离地球远(yuǎn)，通信存在较长延迟。这对能源管理、智能控制以及产品的寿命、可靠性等方面都提出了较高要求。 为(wèi)应(yīng)对此挑战，曾福明说：“本次任务创新性采用大面积扇形柔性太阳翼设计，实现能源供给与轻量化的效果。” 同时，探测器(tàncèqì)共(gòng)配置11台科学设备，这些先进设备将助力探测器在(zài)飞行过程中对小行星和主带彗星进行光谱测量、光学成像、空间环境探测等，获取科学数据，为后续采样环节奠定基础。 在采样阶段，难点一方面体现在目标(mùbiāo)天体的未知特性。基于当前有限观测数据，人类对(duì)小行星2016HO3的形态(xíngtài)特征，如形状、具体尺寸(chǐcùn)，表面物理状态，如物质组成等关键信息认知不足。这种不确定性对探测器自主化程度、多类型采样能力(nénglì)要求更高，以应对潜在的样本获取风险。 另一方面，还需要(xūyào)突破弱(ruò)引力条件下的附着(fùzhuó)与采样难题。据了解，小行星2016HO3质量较小，几乎处于零重力环境，坚硬表面易造成探测器反弹，松散表面又难以阻止探测器下陷，加之其处于高速自转(zìzhuàn)状态，探测器的控制必须足够(zúgòu)精确。因此，于有限时间内完成采样任务并将样本装进容器难度较大。“针对此，我们在前期已经进行了多次地面验证，但仍然可能(kěnéng)面临未知情况(qíngkuàng)。”中国航天科技集团陈春亮说。 在考验中(zhōng)积累宝贵经验和科学财富 曾福明等受访(shòufǎng)专家表示，天问二号任务面临多重考验，是我国深空探索不断深入的重要实践，从中可以积累(jīlěi)宝贵(bǎoguì)经验，不断对关键技术进行验证和创新。 这也是此次任务(rènwù)的工程目标之一——突破弱引力天体(tiāntǐ)表面取样、高精度相对自主导航与(yǔ)控制、小推力转移轨道(guǐdào)设计等一系列关键技术。锚定这一工程目标，天问二号任务在技术创新和科学产出上具有显著特点。 一方面创新小天体采样(cǎiyàng)(cǎiyàng)方式，除触碰采样方式外，天问二号任务还将根据探测具体情况实施悬停采样以及附着采样。 另一方面推动智能化航天器发展(fāzhǎn)，针对目标天体特性未知(wèizhī)等难题，探测器将采用“边飞边探边决策”的策略，获取目标天体特性信息后，在地面策略指导下基本自主开展目标天体的精准捕获(bǔhuò)、逐步接近、科学探测和(hé)样品采集。 锁定工程目标的同时，科学目标亦是此次任务的核心关键。天问(tiānwèn)二号任务工程副总师、中国科学院国家天文台研究员刘建军介绍，小行星是太阳系中一种非常独特的天体，形成于太阳系早期约45亿年前，没有经过(jīngguò)类似于地球一样(yīyàng)的演化过程，基本保持(bǎochí)原有状态，对(duì)地球和太阳系的研究均具有重要意义。 而目标(mùbiāo)小行星2016HO3是在2016年发现的地球第5颗（共7颗）准卫星，非常稀缺，在上百万个小天体中万里挑一，科学家对其(qí)起源(qǐyuán)也众说纷纭，加上对其形状、构成等情况了解甚(shèn)少，在科学上具有很大的研究价值。 “主带彗星311P同样具有特殊性，又称活跃小行星，其轨道位于主带小行星上，同时具备彗星喷发的特征(tèzhēng)，也承载着(zhe)重要的科学探索意义。”天问二号任务地面应用系统(xìtǒng)总师、中国科学院(zhōngguókēxuéyuàn)国家天文台研究员苏彦说。 因此，天问二号探测任务的科学目标聚焦于测定(cèdìng)小行星和主带(zhǔdài)彗星的多项(duōxiàng)物理参数。一是测定小行星和主带彗星的轨道参数、自转参数、形状大小(dàxiǎo)、热辐射特性等物理参数，开展轨道动力学研究(yánjiū)；二是(èrshì)开展小行星和主带彗星的形貌、物质组分、内部结构以及可能的喷发物等研究；三是开展样品的实验室分析研究，测定样品物理性质、化学与矿物成分，开展小行星和太阳系早期的形成与演化研究。 深空探测(tàncè)道阻且长，航天事业发展任重道远，单忠德表示，期待天问(tiānwèn)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(rènzhī)。