天問二號發射成功！我國首次小行星採樣返回任務正式啓航

【環球時報-環球網報道 記者 樊巍 鄧孝慈】5月29日1時31分，我國在西昌衞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分鐘後，將探測器送入地球至小行星2016HO3轉移軌道。此後，探測器太陽翼正常展開、相關機構順利解鎖，發射任務取得圓滿成功。據《環球時報》記者瞭解，此次探測任務是我國首次對近地小行星開展采樣返回任務，將有望找到太陽系起源的“原始密碼”。

天問二號主要任務目標是對小行星2016HO3進行探測、取樣並返回地球，此後再對主帶彗星311P開展科學探測，設計任務週期十年左右。其中，小行星2016HO3是地球準衞星之一，和地球一同環繞太陽運轉。2016HO3小行星距離地球約1800萬至4600萬公里。天問二號任務地面應用系統總師、中國科學院國家天文台研究員蘇彥向《環球時報》記者介紹稱，人類於2016年在浩瀚的宇宙中發現這顆“特殊”的小行星，其繞太陽公轉週期為365.4天，與地球的365.25天幾乎完全同步，且軌道非常穩定，和地球保持合適的距離，這使得小行星2016HO3具有工程上的可達性。

而主帶彗星311P的軌道位於火星和木星之間的小行星帶內，距離地球約1.5億至5億公里。天問二號任務副總師、中國科學院國家天文台研究員劉建軍向《環球時報》記者介紹稱，主帶彗星311P既有彗星的特徵，又有小行星的特徵，它的軌道特徵與主帶小行星相似，但又呈現彗星觀測特徵，因此也被認為是一顆活躍小行星，具有非常高的科學研究價值。

據瞭解，此次任務中，天問二號的工程目標包括：突破弱引力天體表面取樣、高精度相對自主導航與控制、小推力轉移軌道設計等一系列關鍵技術。與此同時為小行星起源及演化等前沿科學研究提供探測數據和珍貴樣品。

而此次任務的科學目標則聚焦於測定小行星和主帶彗星的多項物理參數。一是測定小行星和主帶彗星的軌道參數、自轉參數、形狀大小、熱輻射特性等物理參數，開展軌道動力學研究；二是開展小行星和主帶彗星的形貌、物質組分、內部結構以及可能的噴發物等研究；三是開展樣品的實驗室分析研究，測定樣品物理性質、化學與礦物成分、同位素組成和結構構造，開展小行星和太陽系早期的形成與演化研究。

“太陽系的小天體沒有經歷大行星和天體的物理、化學演化過程，它們保留有太陽系形成之初的最原始的物質成分。因此對小行星2016HO3開展探測、採集樣品然後在實驗室進行分析將為揭示太陽系起源與早期演化，以及地球的演化過程提供重要科學依據。”劉建軍稱。

據瞭解，天問二號探測器上配置了中視場彩色相機、多光譜相機、可見紅外成像光譜儀、熱輻射光譜儀、探測雷達、磁強計、帶電粒子與中性粒子分析儀、噴發物分析儀等8台科學載荷，以及窄視場導航敏感器、激光一體化導航敏感器2台工程和科學複用載荷，還搭載1台旋轉衍射高光譜相機。這些先進設備將助力探測器在飛行過程中對小行星和主帶彗星進行探測，獲取科學數據。

天問二號任務整個飛行過程複雜且精細。根據任務規劃共包含發射段、小行星轉移段、小行星接近段、小行星交會段、小行星近距探測段、小行星採樣段、返回等待段、返回轉移段、再入回收段、主帶彗星轉移段、主帶彗星接近段、主帶彗星交會段、主帶彗星近距探測段等13個飛行階段。

其中，小行星探測包括9個階段，總耗時約2.5年。在發射段順利完成後，探測器進入小行星轉移段，期間需實施深空機動、中途修正等操作，直至距離小行星約3萬公里處。隨後依次進入小行星接近段、交會段、近距探測段，在近距探測段按照“邊飛邊探、逐步逼近”原則，對小行星開展懸停、主動繞飛等探測，確定採樣區後進入採樣段。完成採樣任務後，探測器將經歷返回等待段、返回轉移段，在返回轉移段接近地球，返回艙與主探測器分離，之後獨自進入再入回收段，預計於2027年底着陸地球並完成回收。

此後，主探測器則繼續飛行，前往主帶彗星311P，開展後續探測任務，這一階段任務預計將持續數年時間。

不同於此前嫦娥五號和嫦娥六號任務是在重力環境下開展的採樣，此次天問二號任務是在小行星微重力環境下采樣，且小行星表面特性充滿未知性，因此，對小行星2016HO3開展穩定的附着探測採樣難度非常大。

為此，天問二號項目團隊設計有三種採樣方式，分別是觸碰採樣、懸停採樣和附着採樣。中國航天科技集團陳春亮在接受《環球時報》記者採訪時介紹稱，針對目標天體特性未知等難題，天問二號探測器還將採用“邊飛邊探邊決策”的策略，從距離目標天體約2000千米開始，基本自主開展目標天體精準捕獲、逐步接近、科學探測和樣品採集。

此次天問二號發射任務取得圓滿成功，也為後續探測任務開了一個好頭。據《環球時報》記者瞭解，本次任務是長三乙火箭首次執行地球逃逸軌道發射任務。在以往執行的發射地球軌道範圍內載荷的任務中，長三乙火箭分離速度僅需達到第一宇宙速度，即每秒7.9千米。但在此次任務中，天問二號探測器與長三乙火箭分離時速度必須要超過每秒11.2千米的第二宇宙速度，從而使天問二號探測器能夠脱離地球引力，進入地球逃逸軌道。不僅如此，此次發射任務對火箭入軌精度要求極高。長三乙火箭入軌速度在達到每秒11.2千米的同時，速度偏差不能超過1米，否則可能會造成“天問二號”探測器與目標行星百萬公里的級差。

為此，研製團隊在採用迭代制導技術的基礎上，還運用了末速修正技術，將在探測器和火箭分離前即時調整火箭的速度、姿態等，確保滿足入軌精度要求。

行星探測工程天問二號任務指揮部總指揮長、國家航天局局長單忠德表示，天問二號任務實施週期長，風險難度大，工程全線攻堅克難，協同攻關，確保了發射任務圓滿成功。期待天問二號按計劃完成各項探測任務，取得更多原創科學成果，揭開更多宇宙奧秘，增進人類認知。