蔣鵬飛：天問二號追到星了，然后呢？

新華社7月6日報道，天問二號探測器歷經約400天、行程約10億千米，于近日與小行星2016HO3成功交會，到達距小行星20千米處，開始科學探測。2026年6月6日首次捕獲到小行星圖像，6月7日在距小行星3萬千米處實施捕獲控制，6月19日到達2000千米處，而現在是20千米。這段距離，相當于北京到廊坊的直線距離，但另一邊是一顆40至100米直徑的石塊，在距地球最近時還有約1800萬千米。天問二號追到小行星2016HO3，在距離它20公里的位置拍下照片，小行星輪廓居然是愛心形狀，遙遠深空里，小行星偷偷給地球比了個心。

（圖片來源：中國的航天）

很多人看到這條消息，第一反應是：追到了，太好了，任務完成了。真正的難題，從現在才開始，“交會”和“采樣”之間，隔著一套在地球上根本無法完整模擬的挑戰。2016HO3不是一個可以降落的天體，它的表面幾乎沒有重力，自轉周期約28分鐘，晝夜溫差極大，表面狀態至今存在不確定性。天問二號接下來要做的，是從20千米逐步逼近，一邊探測一邊決策，在這顆高速自轉的“石頭”上完成采樣。

?2016HO3是什么來頭

根據國家航天局的介紹，小行星2016HO3是目前已知最穩定的地球準衛星之一。它既不是地球的真正衛星，也不屬于典型的近地小行星，而是處于一種特殊的軌道共振狀態，在過去至少100年里始終與地球保持著微妙的軌道關聯。按照天文學家的描述，它行至地球前方時，地球引力會輕柔地推開它；當地球向前運行時，它又加速追趕，這個周而復始的過程，讓它從未真正離開地球附近。

從科學價值來看，光譜分析顯示2016HO3的成分與月球巖石驚人地相似，推測它很可能是某次遠古撞擊事件的拋射物。由于軌道處于特殊位置且體積極小，它在太陽系演化過程中幾乎沒有受到大行星引力的擾動，極有可能保留著太陽系形成初期的原始物質。按照中國航天科技集團專家的說法，這是一塊真正意義上的太陽系“活化石”。從火箭入軌到抵達目標，天問二號跋涉了約400天和10億千米，目的就是取回這塊活化石上的土。

?在北京投籃球要投中上海的籃筐

根據中國航天科技集團專家魏遠明的介紹，此次火箭入軌速度達到每秒11.2千米，即第二宇宙速度，同時速度偏差不能超過每秒1米，否則可能造成百萬公里的級差。他用了一個比喻：在北京投出一個籃球，要投中位于上海的籃筐，還要保證籃球入筐時的飛行角度和速度。為實現這個精度，研制團隊在迭代制導技術基礎上，運用了末速修正技術，在火箭分離前實時調整速度和姿態。

這個精度要求的背后，是小行星目標的特殊性：2016HO3質量極小，引力場極弱，軌道預報本身就存在較大的不確定性。根據國家航天局的公告，任務團隊通過天問二號抵近過程中獲得的光學導航數據，將此前僅靠地基觀測所確定的小行星位置誤差，從上百千米壓縮到千米量級。那個這個數字改善的是精度，是地面雷達和光學望遠鏡完全做不到的事，只有真正飛過去的探測器才能完成。

?弱引力采樣是比著陸火星更難的工程題

天問一號在火星實現了繞、著、巡，那是在一個有相當引力的天體上完成的操作。2016HO3的直徑只有40至100米，引力弱到探測器稍有不慎就可能飛走。偏硬的表面可能讓探測器彈開，偏松的表面又可能讓探測器下陷，兩種情況都會導致采樣失敗，但是在咱們火星任務里是不存在的問題。

（圖片來源：央視新聞）

根據國家航天局發布的信息，天問二號設計了三種采樣模式是，秒級的觸碰采樣、在距表面近處伸出機械臂的懸停采樣、以及微重力環境下分鐘級的附著采樣。具體選哪種，取決于探測器到達后對小行星表面狀態的實際判斷，這是一個需要在軌自主決策的過程。天問二號的任務策略被官方概括為“邊飛邊探邊決策”，意思是探測器不是按照預定腳本執行，而是根據實時數據做出判斷，這是此前中國深空探測任務里沒有大規模實踐過的工程能力。

?采完樣之后探測器還要繼續飛十年

按照中國航天科技集團五院專家余后滿的介紹，從火箭點火到小行星樣品返回地球，將持續約兩年半；而整個天問二號任務，將持續約10年。

此次完成2016HO3采樣后，返回艙將攜帶樣品于2027年底著陸地球并完成回收。主探測器不會跟著回來，而是利用地球引力的彈弓效應完成一次加速，繼續飛向主帶彗星311P開展探測。主帶彗星311P位于火星和木星軌道之間的主小行星帶內側，距地球約1.5億至5億千米，目視上擁有6條類似彗尾的結構，科學家迄今不清楚這些彗尾來自何處，里面是否含有水分子，以及這顆天體如何在數十億年里保住了那些揮發物。

天問二號任務的設計，實際上把兩個完全不同類型的深空目標打包進了一次發射。按照國家航天局的任務規劃，天問二號共包含13個飛行階段。一顆準衛星，一塊活化石，一份等到2027年才能拿到的太陽系早期物質樣品，面向全球來講，這已經足夠領先了。

作者簡介：蔣鵬飛，人民一號衛星與星云星座總設計師，高級工程師，北京神飛航天應用技術研究院副院長，二十年商業航天一線研發，“蔣院長講航天”科普新媒體矩陣主理人，著有航天科幻文學《你好人類：逆光行動》、同名改編少兒短劇《逆光行動》，并在人民日報、財聯社、抖音、視頻號等20個平臺開設欄目，年累計觸達受眾超1億人次。

編輯：航天知識局　　審校：張麗