5月29日凌晨，西昌衛星發射中心，長征三號乙運載火箭托舉行星探測工程天問二號探測器直沖霄漢。

問天求索，我國首次小行星探測與采樣返回之旅正式啟程！

天問二號任務設計周期10年左右，主要任務目標是對小行星2016HO3進行探測、取樣并返回地球，此后再對主帶彗星311P開展科學探測。這是繼探月、探火后，中國人在浩瀚星宇的又一次重要探索之旅。茫茫星海，為何選擇“追”這兩顆星？它們有什么特別之處？天問二號又會面臨怎樣的困難？

新華社照片，5月29日凌晨1時31分，我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭，成功將行星探測工程天問二號探測器發射升空。火箭飛行約18分鐘后，將探測器送入地球至小行星2016HO3轉移軌道。此后，探測器太陽翼正常展開，發射任務取得圓滿成功。 新華社記者 才揚 攝

十年時間“一箭雙雕”

天問二號總的任務周期大約是10年，其中用兩年半左右的時間完成對小行星2016HO3的伴飛、取樣并返回地球。此后則會繼續它的第二項任務：對主帶彗星311P的伴飛探測。為什么選定這兩個星體作為探測目標？它們有什么特殊之處？

2016年，美國夏威夷的泛星計劃巡天望遠鏡首次在浩瀚星空中捕捉到了2016HO3的蹤跡，這顆小行星也由此得名——2016代表發現的年份，HO3則表示小行星在4月下旬被發現的順序編號。后來，這顆小行星還被賦予了一個浪漫的夏威夷語名字：Kamo'oalewa，意為“振蕩的天體碎片”。

上海天文館副研究館員、上海市天文學會副理事長施韡介紹，2016HO3小行星是人類發現的第一顆地球準衛星，但它并不是地球的天然衛星，而是一顆參數與地球比較接近的小行星，從地球看它仿佛在繞著地球轉圈。

“科學家懷疑它是從月球上撞出來的碎片，如果能順利獲取2016HO3的樣品，那么和月球樣品做下比較，有望解開它的身世之謎，看看它是不是月球的‘親戚’。”施韡解釋，“如果說它跟月球樣品差異很大，那就要懷疑其他起源的可能性了。所以2016 HO3身上或許藏著月球形成之謎以及軌道演化歷史等科學問題。”

而311P在2013年被發現，是人類確認的第七顆主帶彗星，身處火星與木星之間的小行星帶。傳統理論認為，彗星一般來自太陽系邊緣，包含著大量的冰物質。當它們靠近太陽時，內部冰物質受熱蒸發，會形成壯麗的彗尾。但311P“定居”的小行星帶很靠近太陽了，被普遍認為難以保留水冰等揮發性物質。主帶彗星打破了天文學家的固有認知。

“對311P開展探測，有助于了解小天體的物質組成結構，還有太陽系物質分布和演化歷史等問題。”施韡稱。

“走鋼絲”般新技術或帶回驚喜

月球是地球的衛星，距離地球大約38萬公里，而小行星2016HO3即便是距離地球最近的時候，也相當于地月距離的大約30—40倍。而主帶彗星311P的位置則更加遙遠。對如此遙遠的星體進行伴飛，還要對小行星進行取樣返回，天問二號會面臨怎樣的困難？

在天問二號之前，日本“隼鳥號”“隼鳥2號”，美國“奧西里斯王號”等都曾執行過小行星采樣任務，那天問二號會有何不同呢？據了解，日美探測器采用的“觸碰即走”模式，本質是“擦邊球式采樣”。天問二號將開創性地采用三種不同的采樣方式：觸碰采樣、懸停采樣、附著采樣——后兩者都是國際上沒有先例的。這樣“走鋼絲”般的新技術能提高采樣成功的可能性，三種采樣方式“總有一款適合”，也有望采集到不同類型的樣品，如星壤、礫石、石塊等。

“采樣難度非常大。”施韡表示，“小行星質量很小，引力非常微弱，著陸（附著）時稍有不慎就會彈飛；此外，小行星布滿碎石，能落腳的地方不多；加之人類對2016 HO3 的情況知之甚少，需要等探測器抵近觀察后制定具體方案。”

據稱，天問二號預計將采集超過100克樣品。值得一提的是，“回家”之旅中，天問二號的返回艙將以12千米/秒（超第二宇宙速度）再入大氣層，承受315焦耳/平方米的極端高溫。相比之下，嫦娥五號的再入速度為11公里/秒，且采用“彈道—升力式”減速，而天問二號只能依賴“純彈道式硬扛”——這種“暴力美學”背后，是我國在“超高溫材料”和“氣動設計”上的突破。

金牌火箭護航問天之旅

此次，天問二號從西昌衛星發射中心踏上“問天”之旅，選擇的火箭是長征三號乙運載火箭。

據介紹，長征三號乙運載火箭是一款“金牌火箭”——它是我國唯一一款執行過超百次發射任務的火箭，不僅發射過北斗、嫦娥，還發射過像風云、天鏈等衛星。

新華社照片，5月18日，行星探測工程天問二號探測器在西昌衛星發射中心按計劃完成技術區總裝、測試、加注等工作后，順利轉入發射區。此前，執行天問二號發射任務的長征三號乙遙一一〇運載火箭，于5月14日順利由技術區轉入發射區，并完成吊裝、對接等工作。新華社發（石一辰攝）

長三乙是長征三號系列火箭三兄弟里面力氣最大的。它的地球同步轉移軌道運載能力達到5.55噸，這個運載能力和天問二號探測器（重2.6噸）的質量要求更為貼合，所以性價比高也就讓它成為這次任務的不二之選。

“小行星本身的體積小、質量小、引力弱，捕獲難度大，對火箭的入軌精度要求極高。這次火箭入軌速度達到11.2千米/秒，同時偏差不能超過1米/秒，難度系數是非常大的。這也是選擇長征三號乙這款‘金牌火箭’的一個重要原因。”施韡解釋。

深空探測是全球科技競爭的制高點。2021年，天問一號成功落火，我國通過一次發射，實現火星環繞、著陸、巡視探測三大任務，在世界航天史上尚屬首次。根據計劃，在今年發射天問二號之后，中國還將在2028年前后及2030年前后陸續發射天問三號和天問四號。其中天問三號作為中國第二次火星探測任務，確立生命痕跡探尋為第一科學目標，將突破火面采樣、火面起飛上升、環火交會和行星保護等關鍵技術，挑戰將火星樣品帶回地球；天問四號則將對木星和木星的衛星進行研究，對木星空間和內部結構進行探測。

原標題：《一文讀懂！天問二號為啥要去這顆小行星，這次“取樣”又要經歷哪些難關？》

欄目編輯：馬丹 題圖來源：新華社 圖片來源：新華社

來源：作者：新民晚報 郜陽