天问二号探测器与小行星2016HO3成功交会—— “问天”一小步，太阳系考古一大步

在经历了约400天、行程约10亿公里的长途跋涉后，天问二号的一封深空“来信”，再一次开启了人们对浩瀚宇宙的无限畅想——

国家航天局宣布，近日，天问二号探测器已与小行星2016HO3成功交会，到达距离小行星20公里处，开始科学探测。

天问二号，是中国航天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院研制的小行星探测器，于2025年5月29日1时31分，在西昌卫星发射中心成功发射升空。

此刻，这一肩负着“我国首次小行星探测与采样返回之旅”任务的探测器已经距离地球1400多万公里之遥。

抵达2016HO3后，天问二号将如何与这颗神秘的近地小行星开启“对话”？在这次堪称“中国航天史上最长太空任务”中，它将探索哪些待解之谜？

让我们仰望星空，与中国科学院紫金山天文台研究员、浙江省天文学会科普讲师一起，向天问二号“发问”。

独一无二的2016HO3

去年5月，天问二号探测器搭载长征三号乙Y110运载火箭腾空而起的画面令人印象深刻。其实，在那之后的几天内，天问二号就已经脱离地球引力，“一心一意”地飞往此行的第一个目的地：小行星2016HO3。

和此前预测的一样，天问二号飞抵这颗小行星，足足花了一年多的时间。在中国科学院紫金山天文台研究员季江徽看来，这场执着的“追星”之旅，意义不小。

与探测火星的天问一号不同，天问二号把此行的目标牢牢锁定为太阳系小天体。浩渺星空，有不计其数的小天体，但2016HO3有着不一般的分量。

“2016HO3，也被称为地球准卫星。”季江徽分析，这颗小行星位于一个非常奇特的轨道上，它不仅像其他小行星那样环绕太阳运行，同时看上去也在一个非常遥远的轨道上环绕地球运行。“可以说，它是继月球之后，另一颗地球的‘准卫星’，在目前人类探测到的小天体里，它是独一无二的。”他说。

其实，2016HO3近地小行星早已进入全球科学家的视线，它由美国夏威夷泛星计划望远镜于2016年4月27日发现，被正式命名为Kamo'oalewa，源自夏威夷语，意为“振荡的天星”。

“2016HO3很有可能是某次远古撞击的抛射物，堪称‘太阳系的活化石’。”浙江省天文学会科普讲师徐煜华分析，科学家们推测，它很可能是一块月球碎块，随着某次撞击进入绕太阳运行的轨道，经过复杂演化后，成为了一颗地球的“小月亮”。

有趣的是，在飞向2016HO3的一年多时间里，天问二号其实不止一次给地球“来信”。

有航天专家分析，为了最大限度地节能和保护探测器，这一年多里，天问二号开启了巡航模式，但它并未一直“休眠”。比如，去年7月1日，天问二号探测器已在轨运行超33天时，国家航天局就对外发布了它在轨拍摄的珍贵地月影像图。去年10月1日，国家航天局又一次更新天问二号的动态——对外发布了它在轨飞行时与地球的合影，鲜艳的五星红旗、白色的返回舱和远处蓝色的地球构成一幅美妙画面。

当然，沿途采风绝不是天问二号的主要任务。天问二号任务整个飞行过程复杂且精细，任务周期预计在10年左右，共包含13个飞行阶段。与此前嫦娥五号月球表面采样返回、嫦娥六号月球背面采样返回任务不同，小行星采样具有“微引力、不确定、通信时延大”等特点。中国空间技术研究院官网评价，天问二号对小行星2016HO3进行采样，挑战空前。

小行星2016HO3不仅距离地球数千万公里，观测数据显示它的直径大约为30米。天问二号的附着采样可谓困难重重。

抵达小行星2016HO3之后，天问二号将以大约20公里至3公里的距离伴飞一年。

“其间，天问二号将对这颗小行星做一次全方位的‘CT’扫描，判断2016HO3为整块岩石还是碎石堆结构，也能全面勘察地形，以选定平坦、无障碍的采样点。”季江徽形容，天问二号将像轻盈的攀岩者，缓缓降落在几乎无引力的岩石表面，利用专为微重力环境设计的多臂“抓手”稳稳抓牢。

由于小行星表面性状未知，为了实现稳固附着、精准采样，天问二号采样系统配备了砂轮磨削与毛刷清扫两种方案。“无论2016HO3表面是坚硬的整块岩石，还是松散的碎石，它都能够轻松应对。”季江徽说。

“接下来，探测器回到停泊点，再用半年多时间返回地球。”徐煜华形容，这次返回地球可以说是“过家门而不入”，它将放下在小行星2016HO3的劳动成果——小行星样品返回舱，再迅速赶往下一个目的地，主带彗星311P。

十年追两星

一次升空、双重任务，是天问二号任务最令人惊叹的技术难点和创新点。

“小行星2016HO3距离地球相对较近，天问二号在完成伴飞和采样后，还要找准时机，飞向主带彗星311P。”季江徽说，天问二号探测器主体要巧妙地利用地球的引力加速，并在离子电推进系统的驱动下开启这段旅途，“它要用上将近7年的时间，才能飞抵这颗比火星还远的彗星。到达311P附近进行数月观测，将全面勘察其轨道、自转、形状、表面成分及喷发活动。”

十年追两星，不仅开创了我国航天事业的先河，也体现出物尽其用的原则。徐煜华说：“现代无人探测器的轨道规划通常充分利用引力弹弓效应，追求节省燃料、多带有效载荷，并不追求更短的飞行时间、路程。”

“在太阳系中，主带彗星311P也是十分罕见的天体，它是在2013年被美国Pan-STARRS望远镜在火星与木星轨道之间的主小行星带内发现的。”徐煜华说，观测显示，311P在一段时间内会喷发出六条尾迹。

还有航天专家分析，311P处于一个特殊的地带。所谓主带，就是在“火星以远，木星以内”的区域，这个地带存在着大量的小行星，但主带彗星则属于“稀客”。科学家推测，也许311P属于有着小行星与彗星“双重身份”的特殊天体。截至目前，人类还未能从主带采样回地球。

在季江徽看来，311P的特别之处，也在于它的形成机制和成分。他说，311P身处主带，又足够活跃，拥有可能储存着水冰的彗尾。

311P是人类确认的第7颗主带彗星，其直径约480米，公转周期约3.24年。“作为连接小行星与彗星演化的关键‘过渡天体’，311P可帮助我们描绘小行星与彗星之间的演化图像，揭示地球水来源，追溯太阳系早期水冰和有机物的分布。”季江徽说。

太阳系中，月球、火星、土星、木星等大型天体仍有无数待解之谜，天问二号为何瞄准小天体？

“开展小天体深空探测，很有必要。”季江徽告诉记者，大天体如月球、火星等，和地球一样，由于引力大，不可避免地都曾经历过剧烈的地质构造运动，不少早期的宇宙痕迹遭到破坏。但是，通常小天体的引力非常微弱，不少至今还保留着太阳系的原始物质，可以揭示行星形成、生命起源等谜题。他形容，探测小天体，堪比“太阳系考古”。“它们或许隐藏着46亿年前，太阳系‘婴儿时期’的关键线索。”

在徐煜华看来，小行星可能还富含稀有金属与水冰，“将为地外资源利用奠定基础。”与此同时，对主带彗星311P 等特殊天体的探索，将为研究彗星与小行星演化关联提供关键样本。更何况，小行星是一个庞大的“家族”。

放眼全球，小行星早已是各国航空航天竞逐的目标。1989年，美国“伽利略号”启程，在飞往木星的旅途中成功飞掠小行星Gaspra和Ida，开创了深空探测中的小行星顺访模式；1996年发射的“会合—舒梅克号”首次成功环绕并着陆在爱神星上，开创了小行星软着陆的先河；中国的“嫦娥二号”在圆满完成月球任务后于2012年成功飞越探测了图塔蒂斯小行星，标志着我国首次实现对近地小行星的近距离观测；日本的隼鸟号（2010年）、隼鸟2号（2020年）则分别带回了糸川、龙宫小行星样本……

采访中，多位航天领域专家告诉记者，十年远征，天问二号飞向小行星、实现单次任务双目标探测的过程，将是中国航天事业不断壮大的见证。

瞄准深空待解之谜

天问二号这场持续10年的“问天”之旅，可以说是步步为营。

早在2019年，中国国家航天局就在官网发布《小行星探测任务有效载荷和搭载项目机遇公告》，明确“中国深空探测规划中的小行星探测任务已经确定，即通过一次发射实现一颗近地小行星取样返回和一颗主带彗星绕飞探测”；2021年，中国国家航天局召开新闻发布会，介绍中国将在2025年前后实施近地小行星取样返回和主带彗星环绕探测任务。

中国科学院紫金山天文台也参与了天问二号任务的相关论证。比如，2023年9月，季江徽课题组就曾在《天文学杂志》上发文，揭示天问二号探测目标2016HO3的轨道特性。

近期，在天问二号抵达目标小行星2016HO3的过程中，紫金山天文台利用探测器拍摄的光学图像，完成了该小行星光变曲线的提取，转动周期分析及形貌反演等任务。仿真模拟获得的小行星姿态运动图像与实测图像基本匹配一致，为工程任务实施决策提供了有力支撑。

“对于重大航天工程而言，专家组的论证十分重要，这些‘智囊团’将围绕工程的科学目标、有效载荷、后续科学研究等提供关键思路。”季江徽举例，2011年，嫦娥二号圆满完成了各项工程目标和科学探测任务，在探测器上剩余燃料充足、全系统状态正常稳定的情况下，继续奔赴日地L2点和小行星进行深空探测。“这次举世闻名的拓展任务，就是专家组反复论证的结晶。”他说，更重要的是，嫦娥二号一次升空，完成月球探测、日地L2点探测与近地小行星图塔蒂斯飞越探测任务，也为天问二号任务探测奠定了基础。

追踪我国深空探测步伐多年的徐煜华，也对天问二号充满信心。“天问二号探测器研制团队采取‘边飞边探边决策’这一重要策略创新，设计了一场历时数月的‘太空探戈’。”

天问二号与小行星2016HO3成功交会后，两位专家相信，十年远征，它将不断带来惊喜，也将瞄准一系列深空待解之谜。

“如果像311P这样的主带彗星也能储存水冰，那么就意味着，地球的水源可能部分来自小行星带这种距离更近的‘内部水库’，而非科学界普遍认为的来自遥远的深空彗星。”季江徽说，主带彗星311P有可能为地球水的起源提供新线索。

对于科幻电影中上演的“小行星撞地球”场景，天问二号或许也将给出答案。徐煜华认为，2016HO3的轨道安全，但不排除类似的近地小行星存在潜在的撞击风险。因此，天问二号此行所获取的近距离探测数据，将助力优化轨道预报和防御技术。

科学研究表明，宇宙的年龄约为138亿年，与之相比，十年征途不过短短一瞬。然而，天问二号的成功升空是几代航天人的心血，这趟开创先河的小天体之旅更是被寄予厚望。

苍茫宇宙，天问二号探测工程“问天”的每一小步，都是人类认识深空的一大步。