深度揭秘天问二号：一近一远、一冷一热两重天

5年前，深度“天问一号”飞赴火星，揭秘“祝融”号火星车在红色星球轧下了“中国印”。天问

5月29日，号近天问二号任务拉开我国行星探索的远冷新一轮序幕，这次问的热两是小行星2016HO3和主带彗星311P。

一个是重天体积不大的小行星，一个是深度喷发尘埃的主带彗星，天问二号要花上10年的揭秘时间，在这两颗宇宙“粟粒”中，天问发现人类未知的号近宇宙奥秘。

天问二号探测器重约2.1吨，远冷整个探测器翼展长达15米，热两打个比方就是重天，它有着小轿车的深度重量、大公交车的长度。

它还携带了多台科学仪器，既能更好地帮助“天问二号”找到目标，又可以对目标展开丰富多样的科学探测。

小行星探测任务周期长、目标远，虽然给航天科研人员带来了不小的挑战和压力，但同时也为他们提供了一个得天独厚的技术试验场。

空间推进技术、空间能源技术、表面附着技术、微重力条件下采样技术等关键技术都可以通过这次任务“一试身手”。

2016年4月，美国“泛星1号”小行星巡天望远镜发现了一颗新的小行星，它与地球以相同的周期共同绕太阳公转。

按照小行星临时编号的命名规则，要以“年份＋字母＋数字”分别代表小行星的发现年份、时间段和顺序，于是它有了2016HO3这个名字。

其中，“2016”“H”“O3”分别代表该小行星被发现的年份是2016年、时间段是4月下半月，以及它是该时段内被发现的第89个天体。

从地球角度看，2016HO3似乎也在绕地球运动，因而它也可以说是地球的准卫星。

独特的运动轨迹让它还拥有另外一个名字——“Kamo' oalewa”，意为“振荡天星”。

小行星的体积和质量比行星和矮行星小，科学家认为小行星保存着太阳系形成、演化的原始信息，是研究太阳系起源的“活化石”。

很多人不知道的是，早在2012年12月13日，我国嫦娥二号探测器在完成月球探测的主任务后，就曾开启小行星探测的支线任务——在距地球约700万公里远的深空，精确实现与图塔蒂斯小行星的近距离飞越探测，成功获取了图塔蒂斯的高分辨率光学图像。

相对而言，小行星2016HO3距离地球较近，有可能为我们研究地球起源提供重要参考信息。

天问二号要飞行近一年才能接近小行星2016HO3，当距其约2000公里的时候，将通过发动机多次变轨逐渐接近小行星，直至距其约20公里。

随后，天问二号探测器需要确定小行星的自转轴、实际自转周期和小行星的大小、形状、结构、表面状态、反照率等信息，最终确定采样点。

据介绍，2016HO3小行星重力极小，体积也不大，直径大概在30米~100米之间，不过我们现在并不清楚它的更多具体情况，所以本次任务需要边飞边探边决策。

小行星2016HO3的运行轨道和地球距离相对较近，约1800万至4600万公里，航天器接近它所需的能量较小。

科学家最想知道的是这颗小行星的结构，这决定了将用哪种方式进行采样。

天问二号可根据小行星表面风化层多少，选择不同的采样装置进行样本采集。

当小行星地貌具备附着条件时，天问二号会视实际情况决定使用哪种采样装置进行样本获取。

几个影响采样的关键因素包括：

－ 确定小行星的大小、形状和自转轴，是因为要确定有没有常年光照的区域，从而避开极昼和极夜之地；

－ 确定实际自转周期，是因为目前所知的小行星28分钟的自转周期是在地球上测算的数据，更准确的周期还要待天问二号探测器飞过去进行实地探测，这将帮助科研人员选取合适的采样窗口；

－ 确定反照率，则是因为小行星上部分区域的反照率可能会影响探测器部分载荷的正常功能。

天问二号计划用2年半的时间执行小行星采样返回任务，随后将飞向更远的主带彗星311P进行探测。

天问二号在去程中需要控制好能源的使用，保证在探测和采样时有足够的动力，而返程时只需要全速回来就行，仿佛归心似箭。

在天问二号返回地球前，携带样本的返回舱将与主探测器分离，前者回地球、后者“蓦然”转身，飞向更加遥远的主带彗星311P。

返回舱将进入大气层，在距地面一定高度时进行气动减速，最终降落在设定好的着陆场，这对返回舱的防热、自主导航、制动等都提出了更高的要求。

“嫦娥”的返回器防热材料经过了实践检验，如果能被“天问二号”直接“拿来”，看起来最简单、最有安全感。

但是，工程设计对天问二号返回舱的大小、重量有着不一样的标准，考虑到还有更大的再入速度，团队还是决定走出舒适区，寻找新型防热材料，重走试验验证等严格的流程。

在和返回舱分离后，天问二号的主探测器要飞往更加遥远的主带彗星311P。

主带彗星的轨道位于小行星主带内，其轨道偏心率和轨道倾角与主带内的小行星相似，但外形和成分又很像彗星，所以被命名为主带彗星。

兼具小行星和彗星特点的主带彗星自被发现以来，其形成和演化原因备受关注。

天问二号要去的主带彗星311P位于火星与木星轨道之间的主小行星带内侧，距离地球约1.5亿至5亿公里，喷发时会将上万吨尘埃送入宇宙。

天问二号飞至主带彗星311P需要更多的能源，为此主探测器采用了圆形柔性太阳翼，在保证轻量化的同时也能获取更多的太阳能。

天问二号探测器飞向小行星2016HO3，要经受住近地区域太阳高温的“炙烤”，而飞向主带彗星311P时，却要开始怀念此前的阳光。

对此，天问二号探测器应用了特别的电源控制技术，即便它与太阳越来越远，依旧可以有飞往深空的能力。

两段任务，一近一远、一冷一热。这种“两重天”式的考验，在航天人的极致追求下，天问二号探测器“一肩挑”，这也将有力促进中国航天行星探测工程研制能力不断迭代、不断进步。