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

執(zhí)行天問二號(hào)發(fā)射任務(wù)的長征三號(hào)乙遙一一〇運(yùn)載火箭已于14日由技術(shù)區(qū)轉(zhuǎn)入發(fā)射區(qū)，并完成吊裝、對接等工作。 天問二號(hào)任務(wù)將通過一次發(fā)射，實(shí)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(xiàng)任務(wù)。

天問二號(hào)探測器轉(zhuǎn)入發(fā)射區(qū) 微信公眾號(hào)“中國的航天”

為什么要探測小行星？

天問二號(hào)任務(wù)是中國第一次小行星采樣返回和主帶彗星繞飛探測任務(wù)。在本次任務(wù)的兩個(gè)目標(biāo)中，小行星2016HO3是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆地球準(zhǔn)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(zhuǎn)的小行星。

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

2016HO3的軌道 美國國家航空航天局

據(jù)央視新聞報(bào)道，今年2月，中國科學(xué)院國家天文臺(tái)高級(jí)工程師嚴(yán)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(zhì)組成、形成過程和演化歷史的“活化石”，具有極高科研價(jià)值。但也有科學(xué)家推測，這顆直徑約40～100米的天體，很有可能是某次遠(yuǎn)古撞擊事件的拋射物。

嚴(yán)韋表示，天問二號(hào)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(zhuǎn)特性，對這些基本的物理特性進(jìn)行一些分析，然后通過光譜數(shù)據(jù)研究它的物質(zhì)成分。它的物質(zhì)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(gè)重點(diǎn)。

根據(jù)2021年發(fā)表在期刊《自然》上的一項(xiàng)研究，科學(xué)家使用美國大雙筒望遠(yuǎn)鏡（LBT）和洛厄爾發(fā)現(xiàn)望遠(yuǎn)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(fēng)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(xué)航天航空學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)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(dòng)力學(xué)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(hào)的另一個(gè)目標(biāo)311P則是一顆主帶彗星。2013年，美國泛星計(jì)劃巡天望遠(yuǎn)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(shí)，該天體不僅擁有小行星的穩(wěn)定軌道，還會(huì)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(rèn)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(yuǎn)鏡拍攝的主帶彗星311P圖像 美國國家航空航天局

嚴(yán)韋解釋說，主帶彗星是另外的一個(gè)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(huì)在距離太陽比較近的時(shí)候，噴發(fā)出一些物質(zhì)，包括氣體、一些顆粒。

嚴(yán)韋指出，主帶是絕大多數(shù)小行星運(yùn)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(nèi)超過90%的小行星。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，彗星一般來自太陽系邊緣，包含著大量的冰物質(zhì)。當(dāng)它們靠近太陽時(shí)，內(nèi)部冰物質(zhì)受熱蒸發(fā)，會(huì)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(qiáng)，被普遍認(rèn)為難以保留水冰等揮發(fā)性物質(zhì)。主帶彗星打破了天文學(xué)家的固有認(rèn)知。天問二號(hào)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(hào)的科學(xué)任務(wù)是什么？

去年6月，期刊《深空探測學(xué)報(bào)》發(fā)表中國科學(xué)院月球與深空探測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國家天文臺(tái)團(tuán)隊(duì)的論文《“天問二號(hào)”任務(wù)科學(xué)目標(biāo)和有效載荷配置》，詳細(xì)闡述了此次任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)和載荷配置。

論文提出，天問二號(hào)任務(wù)計(jì)劃3年內(nèi)完成近地小行星探測和取樣返回，10年內(nèi)到達(dá)主帶開展環(huán)繞探測。

2016HO3的日心軌道角速度與地球相當(dāng)，與地球的距離大約在0.1-0.3個(gè)天文單位，對地面測控要求相對較低，轉(zhuǎn)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(wù)中，天問二號(hào)將測定2016HO3的軌道參數(shù)、自轉(zhuǎn)參數(shù)、形狀大小和熱輻射等物理參數(shù)，研究地球準(zhǔn)衛(wèi)星的來源和軌道動(dòng)力學(xué)演化。任務(wù)還將探測2016HO3形貌、表面物質(zhì)組分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，獲取小行星樣品的背景信息。

對2016HO3返回樣品，將開展實(shí)驗(yàn)室分析研究，測定小行星樣品的物理性質(zhì)、化學(xué)與礦物成分、同位素組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)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(xué)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(yùn)行歷史；與隕石進(jìn)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(guān)主帶彗星的諸多科學(xué)問題。論文提出，天問二號(hào)任務(wù)將測定311P的軌道參數(shù)、自轉(zhuǎn)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(dòng)力學(xué)演化。

天問二號(hào)還將探測311P形貌、表面物質(zhì)組分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、臨近空間環(huán)境，以及可能的水和有機(jī)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(dòng)機(jī)制，為太陽系起源與演化提供重要線索。

為完成這些科學(xué)目標(biāo)，天問二號(hào)任務(wù)將配置可見紅外成像光譜儀、熱輻射光譜儀、多光譜相機(jī)、中視場彩色相機(jī)、探測雷達(dá)、磁強(qiáng)計(jì)、帶電粒子與中性粒子分析儀、噴發(fā)物分析儀、窄視場導(dǎo)航敏感器和激光一體化導(dǎo)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(hào)和“隼鳥2號(hào)”探測器已分別對小行星“糸川”（25143 Itokawa）和“龍宮”（162173 Ryugu）進(jìn)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(shí)，各國航天機(jī)構(gòu)積極開展形式多樣的小行星探測任務(wù)，例如美國在2022年完成的“雙小行星重定向測試”（DART）任務(wù)，通過撞擊改變了一顆小行星的運(yùn)行軌道，這是NASA開展的一次行星防御測試任務(wù)。

期刊《空間科學(xué)學(xué)報(bào)》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(wù)或與小行星防御密切相關(guān)的任務(wù)，小天體防御已成為深空探測的熱點(diǎn)方向，可預(yù)見的未來將會(huì)有更多國家參與到小行星防御的研究與實(shí)施中。

該論文指出，雖然目前小行星的采樣技術(shù)不成熟，無法在短期或中期內(nèi)實(shí)現(xiàn)關(guān)于小行星采礦，但針對小行星采礦已有一些觀點(diǎn)被提出，例如小行星采礦的技術(shù)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(rèn)為，天問二號(hào)是中國未來深空探測的里程碑，及時(shí)介入小行星深空探測領(lǐng)域?qū)⑹怪袊趪H空間探測活動(dòng)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(huì)議上，中國深空探測實(shí)驗(yàn)室已發(fā)布中國首次近地小行星防御任務(wù)方案與國際合作設(shè)想。

中國首次近地小行星防御任務(wù)計(jì)劃選用“伴飛+撞擊+伴飛”模式，當(dāng)撞擊器對目標(biāo)小行星實(shí)施動(dòng)能撞擊時(shí)，探測器對撞擊過程進(jìn)行全程觀測，并在撞后繼續(xù)開展撞擊效果評(píng)估和科學(xué)探測等工作。通過一次任務(wù)實(shí)現(xiàn)“動(dòng)能撞擊+天基評(píng)估”。

在深空探測方面，中國還將開展天問三號(hào)和天問四號(hào)任務(wù)，實(shí)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(huì)議上，天問三號(hào)任務(wù)總設(shè)計(jì)師劉繼忠介紹，天問三號(hào)任務(wù)計(jì)劃在2028年前后實(shí)施兩次發(fā)射任務(wù)，實(shí)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(fù)，包括4次探測任務(wù)，計(jì)劃在10年到15年內(nèi)完成。其中，天問四號(hào)是木星系探測任務(wù)，計(jì)劃2030年前后發(fā)射。

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