小行星請注意，“天問”來敲門了！

你好，小行星！中國的天問二號“快遞員”出發來取件啦！

2025年5月29日凌晨，中國的行星探測工程天問二號探測器發射升空，進入前往小行星2016HO3的轉移軌道。大約2年后，它將帶著來自這名天外來客的“快遞”返回地球；緊接著再去更遠的地方造訪另一位客人主帶彗星311P，這段行程要走7年多，整個任務的時間跨度長達10年。

為什么要用這么長的時間探測小行星？“天問”接下來還要去哪里？近期中國的深空探測還將有怎樣激動人心的突破？

“一箭雙探”為何選它倆？

人類已知的小行星有成千上萬，為什么天問二號這次的目的地選定了這兩顆？這當然要歸結于我們探測小行星的目的。資深航天專家、上海航天技術研究院研究員陶建中告訴《新民周刊》記者：第一項目的是開展科學研究。2016HO3這顆小行星可謂有足夠多的吸引科學家眼球的“亮點”。

首先，它被認為是地球的“準衛星”。這顆小行星是位于夏威夷的Pan-STARRS巡天望遠鏡發現的，在夏威夷語中，它的名字Kamoòalewa意為“振蕩的天體碎片”。星如其名，2016HO3像是一顆圍繞著地球上下晃蕩的星星，與地球的距離保持在38至100倍月地距離之間，看起來似乎就像月球一樣環繞地球運動。

它與地球的距離遠在后者的引力主導范圍之外，所以并不能真正成為“另一個月球”。造成它“伴飛”地球的視覺效果的，是它獨特的圍繞太陽旋轉的公轉軌道：平均軌道周期365.75天，軌道半長軸1.001天文單位，這兩樣參數幾乎和地球的公轉軌道一模一樣。

不過，它的軌道也不是一成不變。據計算，大約100年前，2016HO3切換為地球準衛星軌道；而在300年后，它將結束這段旅程，回歸馬蹄形軌道。目前已知的地球準衛星共有過11顆，也有類似的軌道切換，2016HO3是距離地球最近、軌道最穩定的一顆。這種特殊的軌道特性，讓它成為研究地—日系統演化的理想樣本。

除了與地球公轉軌道1比1共振，2016HO3還有不一樣的“身世之謎”。光譜觀測表明，2016HO3表面物質組成不同于此前所發現的小行星，反而與人類之前采集的月球高地土壤類似。這引出了一種假設：幾十億年前，一顆大行星撞擊了地球，撞擊出的碎片在引力作用下最終形成了月球，而2016HO3就是其中一顆逃逸到太空中的碎片。果真如此的話，它確實可以看作是“另一個月球”，將為人類了解地球和月球形成初期的情況提供重要的證據。

天問二號的第二個探測目標311P同樣讓人充滿了好奇。它也是由Pan-STARRS望遠鏡發現，軌道在小行星帶內側，距太陽約3.15億公里，距離地球最近時約1.3億公里；它同時擁有彗星的物理特征，因而被稱為“主帶彗星”。

彗星最顯著的特征就是彗尾。2013年的觀測顯示，311P的塵埃噴發至少持續了五個月，每次噴發如同噴泉涌出，將上萬噸塵埃送入宇宙。這些塵埃在太陽風吹拂下，逐漸展開成六條螺旋狀尾跡，讓它像一架轉動的宇宙風車。

一般認為，彗星來自太陽系邊緣嚴寒的柯伊伯帶或奧爾特星云，儲存著大量的冰。當它們靠近太陽時，內部冰物質受熱蒸發，形成彗尾。但311P位于小行星帶，這里靠近太陽，干燥炎熱，被普遍認為難以保留水冰等揮發性物質。

311P的彗尾塵埃中是否含有水分子？它的噴發能量從何而來？六尾結構如何維持穩定？如果小行星帶中真的存在水冰，地球上水的起源是否可能正來自小行星撞擊？這些疑問讓311P成為行星科學界的焦點。

觀測表明，311P很可能是一個雙星系統，但其伴星仍未被發現。天問二號將對311P的揮發物質進行深入測定研究，探索主帶彗星的彗尾產生之謎，也將進一步測定311P的軌道參數、熱輻射參數等，尋找它身旁可能存在的另一顆星。

“十年之約”的挑戰

要完成與兩顆小行星的“十年之約”，天問二號要面臨的挑戰可不少。發射成功、進入小行星轉移段，只是任務的開始，后續還有小行星接近段、小行星交會段、小行星近距探測段、小行星采樣段、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，全程總計13個飛行階段。

“與天問一號任務不同，天問二號目的地的許多信息，對人類來說還是未知狀態。”陶建中向《新民周刊》記者表示。與火星相比，小行星的體積小得多，目前人類觀測到的信息相當有限。尤其是這次要采樣返回的目標星2016HO3，表面物理特性和星體結構都還是未知。比如，它的內部結構如何，是一體化的石塊，還是松散的碎石堆結構？這些還不確定。

所以天問二號無法像“大哥”天問一號一樣預先設定好著陸點和著陸方法，只有在近距離探測段確認相關信息后，再選擇最合適的方案。

天問二號搭載有可見光紅外成像光譜儀、多光譜相機、中視場彩色相機、探測雷達等多臺設備，能夠全面探測小行星的內部結構和表面形貌，為采樣實施提供數據支撐。

陶建中說，天問二號之前，日本、美國已實現小行星采樣返回，但此前的小行星探測任務目標的大小尺度都在百米以上。而2016HO3的直徑為36至60米，大小僅與一棟十幾層的高層住宅相當，引力十分微弱；同時，它又有著極高的自轉速度，僅28分鐘就自轉一周，像是一個被快鞭抽打的宇宙陀螺。

這導致采樣器附著和穩定停留都極為困難。天問二號針對這一情況全新研發了“多臂協作式小天體附著取樣機器人”，將依據抵近探測結果，在“懸停、觸碰、附著”三種采樣方式中擇優實現。

時間和距離帶來的挑戰也不可忽視。最高數億公里的遙遠距離帶來了通信時間延遲的增長，10年的任務時長要求各系統器件更高的可靠性。為此，天問二號采用離子電推進系統，持久耐耗支持精細操作；中國最新啟用的日喀則和長白山40米射電望遠鏡提升了航天測控能力。

據中國航天局發布的公開消息：天問二號任務的工程目標，一是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，二是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。

這次任務的科學目標則聚焦于測定小行星和主帶彗星的多項物理參數，開展軌道動力學研究；研究目標的形貌、物質組分、內部結構以及可能的噴發物；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，進行小行星和太陽系早期的形成與演化研究。

開放的“天問”之路

除了開展研究，獲取對我們生存的宇宙的更多了解外，人類探測小行星的重要目的之一是對其進行防御。2025年2月，國家國防科技工業局公開招聘“行星防御崗”引起廣泛關注，這讓人們對其的感知從科幻文藝作品轉移到了現實。在此之前的2022年4月，國家航天局副局長吳艷華在受訪時表示：中國將著手組建近地小行星防御系統，共同應對近地小行星撞擊的威脅，為保護地球和人類安全貢獻中國力量。

“目前人類采取的防御方式，有撞擊使其變軌、核彈攻擊使其解體、網兜拖移等方案，其中，撞擊方式的演練已有先例。”陶建中說。

當地時間2022年9月26日，美國國家航空航天局（NASA）“雙小行星重定向測試（DART）”航天器成功撞擊一顆名為迪莫弗斯（Dimorphos）的近地小行星。這是世界上首次進行防御地球遭小行星撞擊的任務。

迪莫弗斯是一個近地雙小行星系統中較小的一顆小行星，直徑約160米，距離地球約1100萬公里，這兩顆小行星對地球都不構成威脅，這次撞擊是一次測試，看看人類是否可以用可行性較高的技術改變小行星的軌道。

在撞擊完成的一年多后，科學家研究發現，撞擊不僅改變了這顆小行星的運行軌道，連小行星形狀也變了。迪莫弗斯原本的圓形軌道變成橢圓形；軌道周期也發生變化，如今它圍繞這一雙小行星系統中另一顆小行星運行一周需要11小時22分3秒，比原來縮短33分15秒。撞擊前，它像一個中間有點鼓出來的球，現在的形狀像一個橢圓形西瓜。

如此看來，只要發現得足夠早，小行星的體積不太大，人類還是可以想辦法提前改變小行星的軌道，降低它們對地球的威脅。充分的探測，是實現這個目標的前提。

研究、防御之外就是開發了，小行星上可能有珍貴的資源，在人類掌握充足的信息和技術后，利用它們為探索深空添磚加瓦，是應有之義。

天問二號飛往了小行星，而天問三號要再訪火星。這次，“天問”手里拿的不再是“單程車票”，而要實現人類歷史上的首次地外大行星采樣返回。

2024年9月5日，在安徽黃山召開的第二屆深空探測（天都）國際會議主論壇上，天問三號任務總設計師劉繼忠介紹：中國天問三號任務計劃在2028年前后實施兩次發射任務，實現火星樣品返回地球。

天問三號探測器由著陸器、上升器、服務器組合體和軌道器、返回器組合體組成，共配置6臺科學載荷。

天問三號采集到的珍貴火星樣本將于2030年前后返回地球，而在同年，中國計劃將實現激動人心的載人登月。陶建中說：實現這個目標的五大設備要素：大推力火箭、可重復使用的載人飛船、月球著陸器、月球車、月球服，在中國航天人的努力下，目前都已經完成了初樣生產，按照這樣的進度，在2030年讓中國人登上月球，完全可能。

“我們初次登月不再只是‘挖土’回來，而要同時實現對國際月球科研站的初步建設。比如，試著利用月壤造磚，在月球上先打個地基。”按照計劃，到2035年，中國要建成國際月球科研站的基本型；到2045年，逐步建成拓展型、可持續運作的科研平臺。

中國的深空探測在穩步并快速突破的同時，也保持著向全人類開放的姿態。天問二號發射之前，中國國家航天局面向國際社會發布《天問三號火星取樣返回任務國際合作機遇公告》，共開放天問三號探測器20千克質量資源，與國際同行共同開展火星探測與研究。在國際月球科研站的建設思路上，中國提出了“邀請全球50個國家、500家企業、5000名科學家共建”的“三個五”思路。中國的“天問”之路，也是全人類的共創共享之路。