新华社7月6日报道，天问二号探测器历经约400天、行程约10亿千米，于近日与小行星2016HO3成功交会，到达距小行星20千米处，开始科学探测。2026年6月6日首次捕获到小行星图像，6月7日在距小行星3万千米处实施捕获控制，6月19日到达2000千米处，而现在是20千米。这段距离，相当于北京到廊坊的直线距离，但另一边是一颗40至100米直径的石块，在距地球最近时还有约1800万千米。天问二号追到小行星2016HO3，在距离它20公里的位置拍下照片，小行星轮廓居然是爱心形状，遥远深空里，小行星偷偷给地球比了个心。
（图片来源：中国的航天）
很多人看到这条消息，第一反应是：追到了，太好了，任务完成了。真正的难题，从现在才开始，“交会”和“采样”之间，隔着一套在地球上根本无法完整模拟的挑战。2016HO3不是一个可以降落的天体，它的表面几乎没有重力，自转周期约28分钟，昼夜温差极大，表面状态至今存在不确定性。天问二号接下来要做的，是从20千米逐步逼近，一边探测一边决策，在这颗高速自转的“石头”上完成采样。
◍2016HO3是什么来头
根据国家航天局的介绍，小行星2016HO3是目前已知最稳定的地球准卫星之一。它既不是地球的真正卫星，也不属于典型的近地小行星，而是处于一种特殊的轨道共振状态，在过去至少100年里始终与地球保持着微妙的轨道关联。按照天文学家的描述，它行至地球前方时，地球引力会轻柔地推开它；当地球向前运行时，它又加速追赶，这个周而复始的过程，让它从未真正离开地球附近。
从科学价值来看，光谱分析显示2016HO3的成分与月球岩石惊人地相似，推测它很可能是某次远古撞击事件的抛射物。由于轨道处于特殊位置且体积极小，它在太阳系演化过程中几乎没有受到大行星引力的扰动，极有可能保留着太阳系形成初期的原始物质。按照中国航天科技集团专家的说法，这是一块真正意义上的太阳系“活化石”。从火箭入轨到抵达目标，天问二号跋涉了约400天和10亿千米，目的就是取回这块活化石上的土。
◍在北京投篮球要投中上海的篮筐
根据中国航天科技集团专家魏远明的介绍，此次火箭入轨速度达到每秒11.2千米，即第二宇宙速度，同时速度偏差不能超过每秒1米，否则可能造成百万公里的级差。他用了一个比喻：在北京投出一个篮球，要投中位于上海的篮筐，还要保证篮球入筐时的飞行角度和速度。为实现这个精度，研制团队在迭代制导技术基础上，运用了末速修正技术，在火箭分离前实时调整速度和姿态。
这个精度要求的背后，是小行星目标的特殊性：2016HO3质量极小，引力场极弱，轨道预报本身就存在较大的不确定性。根据国家航天局的公告，任务团队通过天问二号抵近过程中获得的光学导航数据，将此前仅靠地基观测所确定的小行星位置误差，从上百千米压缩到千米量级。那个这个数字改善的是精度，是地面雷达和光学望远镜完全做不到的事，只有真正飞过去的探测器才能完成。
◍弱引力采样是比着陆火星更难的工程题
天问一号在火星实现了绕、着、巡，那是在一个有相当引力的天体上完成的操作。2016HO3的直径只有40至100米，引力弱到探测器稍有不慎就可能飞走。偏硬的表面可能让探测器弹开，偏松的表面又可能让探测器下陷，两种情况都会导致采样失败，但是在咱们火星任务里是不存在的问题。
（图片来源：央视新闻）
根据国家航天局发布的信息，天问二号设计了三种采样模式是，秒级的触碰采样、在距表面近处伸出机械臂的悬停采样、以及微重力环境下分钟级的附着采样。具体选哪种，取决于探测器到达后对小行星表面状态的实际判断，这是一个需要在轨自主决策的过程。天问二号的任务策略被官方概括为“边飞边探边决策”，意思是探测器不是按照预定脚本执行，而是根据实时数据做出判断，这是此前中国深空探测任务里没有大规模实践过的工程能力。
◍采完样之后探测器还要继续飞十年
按照中国航天科技集团五院专家余后满的介绍，从火箭点火到小行星样品返回地球，将持续约两年半；而整个天问二号任务，将持续约10年。
此次完成2016HO3采样后，返回舱将携带样品于2027年底着陆地球并完成回收。主探测器不会跟着回来，而是利用地球引力的弹弓效应完成一次加速，继续飞向主带彗星311P开展探测。主带彗星311P位于火星和木星轨道之间的主小行星带内侧，距地球约1.5亿至5亿千米，目视上拥有6条类似彗尾的结构，科学家迄今不清楚这些彗尾来自何处，里面是否含有水分子，以及这颗天体如何在数十亿年里保住了那些挥发物。
天问二号任务的设计，实际上把两个完全不同类型的深空目标打包进了一次发射。按照国家航天局的任务规划，天问二号共包含13个飞行阶段。一颗准卫星，一块活化石，一份等到2027年才能拿到的太阳系早期物质样品，面向全球来讲，这已经足够领先了。
作者简介：蒋鹏飞，人民一号卫星与星云星座总设计师，高级工程师，北京神飞航天应用技术研究院副院长，二十年商业航天一线研发，“蒋院长讲航天”科普新媒体矩阵主理人，著有航天科幻文学《你好人类：逆光行动》、同名改编少儿短剧《逆光行动》，并在人民日报、财联社、抖音、视频号等20个平台开设栏目，年累计触达受众超1亿人次。
编辑：航天知识局 审校：张丽
热门跟贴