小行星请注意，“天问”来敲门了！

上图：2025年5月29日凌晨1时31分，天问二号探测器在西昌卫星发射中心搭载长征三号乙运载火箭发射升空。

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右图：2013年7月10日拍摄的主带彗星311P的图像中，它共有六条彗尾。

上图：天问二号任务轨迹。

左图：撞击前11秒DART航天器拍摄的小行星迪莫弗斯。

中国的“天问”之路，也是全人类的共创共享之路。

记者｜王煜

你好，小行星！中国的天问二号“快递员”出发来取件啦！

2025年5月29日凌晨，中国的行星探测工程天问二号探测器发射升空，进入前往小行星2016HO3的转移轨道。大约2年后，它将带着来自这名天外来客的“快递”返回地球；紧接着再去更远的地方造访另一位客人主带彗星311P，这段行程要走7年多，整个任务的时间跨度长达10年。

为什么要用这么长的时间探测小行星？“天问”接下来还要去哪里？近期中国的深空探测还将有怎样激动人心的突破？

“一箭双探”为何选它俩？

人类已知的小行星有成千上万，为什么天问二号这次的目的地选定了这两颗？这当然要归结于我们探测小行星的目的。资深航天专家、上海航天技术研究院研究员陶建中告诉《新民周刊》记者：第一项目的是开展科学研究。2016HO3这颗小行星可谓有足够多的吸引科学家眼球的“亮点”。

首先，它被认为是地球的“准卫星”。这颗小行星是位于夏威夷的Pan-STARRS巡天望远镜发现的，在夏威夷语中，它的名字Kamoòalewa意为“振荡的天体碎片”。星如其名，2016HO3像是一颗围绕着地球上下晃荡的星星，与地球的距离保持在38至100倍月地距离之间，看起来似乎就像月球一样环绕地球运动。

它与地球的距离远在后者的引力主导范围之外，所以并不能真正成为“另一个月球”。造成它“伴飞”地球的视觉效果的，是它独特的围绕太阳旋转的公转轨道：平均轨道周期365.75天，轨道半长轴1.001天文单位，这两样参数几乎和地球的公转轨道一模一样。

不过，它的轨道也不是一成不变。据计算，大约100年前，2016HO3切换为地球准卫星轨道；而在300年后，它将结束这段旅程，回归马蹄形轨道。目前已知的地球准卫星共有过11颗，也有类似的轨道切换，2016HO3是距离地球最近、轨道最稳定的一颗。这种特殊的轨道特性，让它成为研究地—日系统演化的理想样本。

除了与地球公转轨道1比1共振，2016HO3还有不一样的“身世之谜”。光谱观测表明，2016HO3表面物质组成不同于此前所发现的小行星，反而与人类之前采集的月球高地土壤类似。这引出了一种假设：几十亿年前，一颗大行星撞击了地球，撞击出的碎片在引力作用下最终形成了月球，而2016HO3就是其中一颗逃逸到太空中的碎片。果真如此的话，它确实可以看作是“另一个月球”，将为人类了解地球和月球形成初期的情况提供重要的证据。

天问二号的第二个探测目标311P同样让人充满了好奇。它也是由Pan-STARRS望远镜发现，轨道在小行星带内侧，距太阳约3.15亿公里，距离地球最近时约1.3亿公里；它同时拥有彗星的物理特征，因而被称为“主带彗星”。

彗星最显著的特征就是彗尾。2013年的观测显示，311P的尘埃喷发至少持续了五个月，每次喷发如同喷泉涌出，将上万吨尘埃送入宇宙。这些尘埃在太阳风吹拂下，逐渐展开成六条螺旋状尾迹，让它像一架转动的宇宙风车。

一般认为，彗星来自太阳系边缘严寒的柯伊伯带或奥尔特星云，储存着大量的冰。当它们靠近太阳时，内部冰物质受热蒸发，形成彗尾。但311P位于小行星带，这里靠近太阳，干燥炎热，被普遍认为难以保留水冰等挥发性物质。

311P的彗尾尘埃中是否含有水分子？它的喷发能量从何而来？六尾结构如何维持稳定？如果小行星带中真的存在水冰，地球上水的起源是否可能正来自小行星撞击？这些疑问让311P成为行星科学界的焦点。

观测表明，311P很可能是一个双星系统，但其伴星仍未被发现。天问二号将对311P的挥发物质进行深入测定研究，探索主带彗星的彗尾产生之谜，也将进一步测定311P的轨道参数、热辐射参数等，寻找它身旁可能存在的另一颗星。

“十年之约”的挑战

要完成与两颗小行星的“十年之约”，天问二号要面临的挑战可不少。发射成功、进入小行星转移段，只是任务的开始，后续还有小行星接近段、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，全程总计13个飞行阶段。

“与天问一号任务不同，天问二号目的地的许多信息，对人类来说还是未知状态。”陶建中向《新民周刊》记者表示。与火星相比，小行星的体积小得多，目前人类观测到的信息相当有限。尤其是这次要采样返回的目标星2016HO3，表面物理特性和星体结构都还是未知。比如，它的内部结构如何，是一体化的石块，还是松散的碎石堆结构？这些还不确定。

所以天问二号无法像“大哥”天问一号一样预先设定好着陆点和着陆方法，只有在近距离探测段确认相关信息后，再选择最合适的方案。

天问二号搭载有可见光红外成像光谱仪、多光谱相机、中视场彩色相机、探测雷达等多台设备，能够全面探测小行星的内部结构和表面形貌，为采样实施提供数据支撑。

陶建中说，天问二号之前，日本、美国已实现小行星采样返回，但此前的小行星探测任务目标的大小尺度都在百米以上。而2016HO3的直径为36至60米，大小仅与一栋十几层的高层住宅相当，引力十分微弱；同时，它又有着极高的自转速度，仅28分钟就自转一周，像是一个被快鞭抽打的宇宙陀螺。

这导致采样器附着和稳定停留都极为困难。天问二号针对这一情况全新研发了“多臂协作式小天体附着取样机器人”，将依据抵近探测结果，在“悬停、触碰、附着”三种采样方式中择优实现。

时间和距离带来的挑战也不可忽视。最高数亿公里的遥远距离带来了通信时间延迟的增长，10年的任务时长要求各系统器件更高的可靠性。为此，天问二号采用离子电推进系统，持久耐耗支持精细操作；中国最新启用的日喀则和长白山40米射电望远镜提升了航天测控能力。

据中国航天局发布的公开消息：天问二号任务的工程目标，一是突破弱引力天体表面取样、高精度相对自主导航与控制、小推力转移轨道设计等一系列关键技术，二是为小行星起源及演化等前沿科学研究提供探测数据和珍贵样品。

这次任务的科学目标则聚焦于测定小行星和主带彗星的多项物理参数，开展轨道动力学研究；研究目标的形貌、物质组分、内部结构以及可能的喷发物；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、同位素组成和结构构造，进行小行星和太阳系早期的形成与演化研究。

开放的“天问”之路

除了开展研究，获取对我们生存的宇宙的更多了解外，人类探测小行星的重要目的之一是对其进行防御。2025年2月，国家国防科技工业局公开招聘“行星防御岗”引起广泛关注，这让人们对其的感知从科幻文艺作品转移到了现实。在此之前的2022年4月，国家航天局副局长吴艳华在受访时表示：中国将着手组建近地小行星防御系统，共同应对近地小行星撞击的威胁，为保护地球和人类安全贡献中国力量。

“目前人类采取的防御方式，有撞击使其变轨、核弹攻击使其解体、网兜拖移等方案，其中，撞击方式的演练已有先例。”陶建中说。

当地时间2022年9月26日，美国国家航空航天局（NASA）“双小行星重定向测试（DART）”航天器成功撞击一颗名为迪莫弗斯（Dimorphos）的近地小行星。这是世界上首次进行防御地球遭小行星撞击的任务。

迪莫弗斯是一个近地双小行星系统中较小的一颗小行星，直径约160米，距离地球约1100万公里，这两颗小行星对地球都不构成威胁，这次撞击是一次测试，看看人类是否可以用可行性较高的技术改变小行星的轨道。

在撞击完成的一年多后，科学家研究发现，撞击不仅改变了这颗小行星的运行轨道，连小行星形状也变了。迪莫弗斯原本的圆形轨道变成椭圆形；轨道周期也发生变化，如今它围绕这一双小行星系统中另一颗小行星运行一周需要11小时22分3秒，比原来缩短33分15秒。撞击前，它像一个中间有点鼓出来的球，现在的形状像一个椭圆形西瓜。

如此看来，只要发现得足够早，小行星的体积不太大，人类还是可以想办法提前改变小行星的轨道，降低它们对地球的威胁。充分的探测，是实现这个目标的前提。

研究、防御之外就是开发了，小行星上可能有珍贵的资源，在人类掌握充足的信息和技术后，利用它们为探索深空添砖加瓦，是应有之义。

天问二号飞往了小行星，而天问三号要再访火星。这次，“天问”手里拿的不再是“单程车票”，而要实现人类历史上的首次地外大行星采样返回。

2024年9月5日，在安徽黄山召开的第二届深空探测（天都）国际会议主论坛上，天问三号任务总设计师刘继忠介绍：中国天问三号任务计划在2028年前后实施两次发射任务，实现火星样品返回地球。

天问三号探测器由着陆器、上升器、服务器组合体和轨道器、返回器组合体组成，共配置6台科学载荷。

天问三号采集到的珍贵火星样本将于2030年前后返回地球，而在同年，中国计划将实现激动人心的载人登月。陶建中说：实现这个目标的五大设备要素：大推力火箭、可重复使用的载人飞船、月球着陆器、月球车、月球服，在中国航天人的努力下，目前都已经完成了初样生产，按照这样的进度，在2030年让中国人登上月球，完全可能。

“我们初次登月不再只是‘挖土’回来，而要同时实现对国际月球科研站的初步建设。比如，试着利用月壤造砖，在月球上先打个地基。”按照计划，到2035年，中国要建成国际月球科研站的基本型；到2045年，逐步建成拓展型、可持续运作的科研平台。

中国的深空探测在稳步并快速突破的同时，也保持着向全人类开放的姿态。天问二号发射之前，中国国家航天局面向国际社会发布《天问三号火星取样返回任务国际合作机遇公告》，共开放天问三号探测器20千克质量资源，与国际同行共同开展火星探测与研究。在国际月球科研站的建设思路上，中国提出了“邀请全球50个国家、500家企业、5000名科学家共建”的“三个五”思路。中国的“天问”之路，也是全人类的共创共享之路。