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【文/觀察者網(wǎng) 陳思佳】據(jù)微信公眾號“中國的航天”消息，5月18日，行星探測工程天問二號探測器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心按計劃完成技術區(qū)總裝、測試、加注等工作后，順利轉入發(fā)射區(qū)，后續(xù)將按計劃開展各項功能檢查、聯(lián)合測試等工作，計劃5月底擇機實施發(fā)射。

執(zhí)行天問二號發(fā)射任務的長征三號乙遙一一〇運載火箭已于14日由技術區(qū)轉入發(fā)射區(qū)，并完成吊裝、對接等工作。 天問二號任務將通過一次發(fā)射，實施小行星2016HO3伴飛、取樣、返回以及主帶彗星311P伴飛探測等多項任務。

天問二號探測器轉入發(fā)射區(qū) 微信公眾號“中國的航天”

為什么要探測小行星？

天問二號任務是中國第一次小行星采樣返回和主帶彗星繞飛探測任務。在本次任務的兩個目標中，小行星2016HO3是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆地球準衛(wèi)星，它不是地球的天然衛(wèi)星，也不屬于典型的近地小行星，而是一顆軌道參數(shù)與地球幾乎相同的繞太陽公轉的小行星。

2016年，位于美國夏威夷的泛星計劃巡天望遠鏡（Pan-STARRS）首次發(fā)現(xiàn)2016HO3，國際永久編號469219。這顆小行星的直徑約為40-100米，自轉周期約為28分鐘。2016HO3與地球形成1：1的軌道共振，公轉周期接近366天，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最穩(wěn)定的地球準衛(wèi)星。

2016HO3的軌道 美國國家航空航天局

據(jù)央視新聞報道，今年2月，中國科學院國家天文臺高級工程師嚴韋解釋說，這類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”，具有極高科研價值。但也有科學家推測，這顆直徑約40～100米的天體，很有可能是某次遠古撞擊事件的拋射物。

嚴韋表示，天問二號將拍攝2016HO3的照片，對它的一些表面形貌特征，包括它的一些自轉特性，對這些基本的物理特性進行一些分析，然后通過光譜數(shù)據(jù)研究它的物質成分。它的物質成分和月球、地球到底有什么相近的地方，這都是探測的一個重點。

根據(jù)2021年發(fā)表在期刊《自然》上的一項研究，科學家使用美國大雙筒望遠鏡（LBT）和洛厄爾發(fā)現(xiàn)望遠鏡（LDT）觀測了2016HO3的表面，發(fā)現(xiàn)其光譜特征與月球上經(jīng)歷過太空風化的硅酸鹽非常接近，意味著這顆小行星有可能是月球在一次撞擊事件中拋射到太空的碎片。

2024年，清華大學航天航空學院的研究團隊在《自然》發(fā)表論文，通過數(shù)值模擬建立了從撞擊濺射到長期軌道演變的完整動力學路徑，確定2016HO3最有可能來自月球背面的布魯諾撞擊坑。

天問二號的另一個目標311P則是一顆主帶彗星。2013年，美國泛星計劃巡天望遠鏡在火星和木星之間的主小行星帶一顆拖著多條塵埃尾、外觀和彗星十分相似的小天體，后續(xù)觀測證實，該天體不僅擁有小行星的穩(wěn)定軌道，還會偶爾釋放塵埃，因此被歸類為主帶彗星。

這顆天體被命名為311P，是人類確認的第七顆主帶彗星。311P的平均直徑約為480米，軌道周期約為3.24年。

美國哈勃望遠鏡拍攝的主帶彗星311P圖像 美國國家航空航天局

嚴韋解釋說，主帶彗星是另外的一個類型的小行星，它不是彗星，但是它又有彗星的一些特征，所以把它叫作主帶彗星，或者是活躍小行星。它可能會在距離太陽比較近的時候，噴發(fā)出一些物質，包括氣體、一些顆粒。

嚴韋指出，主帶是絕大多數(shù)小行星運行的主要區(qū)域，位于火星與木星軌道之間，匯聚了太陽系內超過90%的小行星。傳統(tǒng)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(fā)，會形成壯麗的彗尾。

他表示，311P定居在小行星帶，這里過于靠近太陽，陽光輻射強，被普遍認為難以保留水冰等揮發(fā)性物質。主帶彗星打破了天文學家的固有認知。天問二號后續(xù)將探訪311P這位小行星帶的“叛逆者”，揭秘那些未解之謎。

天問二號的科學任務是什么？

去年6月，期刊《深空探測學報》發(fā)表中國科學院月球與深空探測重點實驗室和國家天文臺團隊的論文《“天問二號”任務科學目標和有效載荷配置》，詳細闡述了此次任務的科學目標和載荷配置。

論文提出，天問二號任務計劃3年內完成近地小行星探測和取樣返回，10年內到達主帶開展環(huán)繞探測。

2016HO3的日心軌道角速度與地球相當，與地球的距離大約在0.1-0.3個天文單位，對地面測控要求相對較低，轉移軌道需要的能量也相對較小，適合就位探測和采樣返回探測。

在這次近地小行星探測任務中，天問二號將測定2016HO3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)，研究地球準衛(wèi)星的來源和軌道動力學演化。任務還將探測2016HO3形貌、表面物質組分、內部結構，獲取小行星樣品的背景信息。

對2016HO3返回樣品，將開展實驗室分析研究，測定小行星樣品的物理性質、化學與礦物成分、同位素組成和結構構造，為小行星的起源與演化、早期太陽系的形成與演化過程提供科學依據(jù)；測定和研究小行星樣品的年齡，研究小行星的吸積形成、撞擊分裂和行星際空間的運行歷史；與隕石進行比較研究，建立返回樣品與隕石、地面觀測與遙感就位分析數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，拓展、豐富小行星和太陽系起源與演化的研究。

開展對主帶彗星311P的繞飛探測，則有望回答有關主帶彗星的諸多科學問題。論文提出，天問二號任務將測定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。

天問二號還將探測311P形貌、表面物質組分、內部結構、臨近空間環(huán)境，以及可能的水和有機物等信息，獲取太陽系早期演化信息，研究主帶彗星的形成和演化、氣體活動機制，為太陽系起源與演化提供重要線索。

為完成這些科學目標，天問二號任務將配置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、窄視場導航敏感器和激光一體化導航敏感器等10種有效載荷。

下一步是火星和木星

小行星探測已有30多年歷史，探測手段從近距離飛越、繞飛、附著就位探測發(fā)展到采樣返回。日本“隼鳥”號和“隼鳥2號”探測器已分別對小行星“糸川”（25143 Itokawa）和“龍宮”（162173 Ryugu）進行采樣返回，美國“奧西里斯-REx”探測器也已完成對小行星“貝努”（101955 Bennu）的采樣返回。

與此同時，各國航天機構積極開展形式多樣的小行星探測任務，例如美國在2022年完成的“雙小行星重定向測試”（DART）任務，通過撞擊改變了一顆小行星的運行軌道，這是NASA開展的一次行星防御測試任務。

期刊《空間科學學報》去年發(fā)表的論文《小行星探測歷史及啟示》指出，目前已有許多國家規(guī)劃了小行星防御任務或與小行星防御密切相關的任務，小天體防御已成為深空探測的熱點方向，可預見的未來將會有更多國家參與到小行星防御的研究與實施中。

該論文指出，雖然目前小行星的采樣技術不成熟，無法在短期或中期內實現(xiàn)關于小行星采礦，但針對小行星采礦已有一些觀點被提出，例如小行星采礦的技術現(xiàn)狀、小行星空間采礦的監(jiān)管現(xiàn)狀、“爭奪空間”必要性等。論文認為，天問二號是中國未來深空探測的里程碑，及時介入小行星深空探測領域將使中國在國際空間探測活動中占據(jù)有利地位。

在去年9月召開的第二屆深空探測（天都）國際會議上，中國深空探測實驗室已發(fā)布中國首次近地小行星防御任務方案與國際合作設想。

中國首次近地小行星防御任務計劃選用“伴飛+撞擊+伴飛”模式，當撞擊器對目標小行星實施動能撞擊時，探測器對撞擊過程進行全程觀測，并在撞后繼續(xù)開展撞擊效果評估和科學探測等工作。通過一次任務實現(xiàn)“動能撞擊+天基評估”。

在深空探測方面，中國還將開展天問三號和天問四號任務，實現(xiàn)火星采樣返回和木星系探測。在第二屆深空探測（天都）國際會議上，天問三號任務總設計師劉繼忠介紹，天問三號任務計劃在2028年前后實施兩次發(fā)射任務，實現(xiàn)火星樣品返回地球。

去年6月，國家航天局副局長卞志剛曾表示，中國行星探測工程已經(jīng)獲得國家批復，包括4次探測任務，計劃在10年到15年內完成。其中，天問四號是木星系探測任務，計劃2030年前后發(fā)射。

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