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天問二號

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天问二号
天问二号探测器模拟图
其他名称郑和号（2018年至2020年）
任务类型小行星採样返回
主带彗星环绕器
运营方中国国家航天局
国际卫星标识符2025-114A
衛星目錄序號64197在维基数据编辑
任務時長1年4个月又7天（进行中）
10年（计划）[1]
航天器属性
制造方中国空间技术研究院
發射質量约2,100公斤（4,600磅）[2][3]
尺寸翼展：15米（49英尺）[4]
能量来源1对近圆形太阳能板
任務開始
發射日期2025年5月29日1时31分[5]
运载火箭长征三号乙[6]
發射場西昌卫星发射中心2号工位[7]
承包方中国航天科技集团
任务结束
著陸日期返回舱：2027年11月29日（计划）
著陸地點四子王旗着陆场
42°20′19″N 111°26′20″E / 42.33861°N 111.43889°E / 42.33861; 111.43889（预计）
與2016 HO3交会
交会2026年6月7日[8]
離行日期2027年4月24日（计划）
採樣質量≥100克[2]
飛掠地球（返回舱返回）
最接近2027年11月29日（计划）
P/2013 P5軌道器
入軌2035年1月24日（计划）[9][10]
搭載儀器
有效载荷
  • 可见红外成像光谱仪
  • 热辐射光谱仪
  • 多光谱相机
  • 中视场彩色相机
  • 探测雷达
  • 磁强计
  • 带电粒子与中性粒子分析仪
  • 喷发物分析仪
  • 窄视场导航敏感器
  • 激光一体化导航敏感器
  • 旋转衍射高光谱相机

天问二号，早期称为鄭和號[6]，是一项正在进行中的小行星采样返回和主带彗星绕飞探測任务，是中国国家航天局主导的中国行星探测工程的第二次任务。天问二号将首先尝试从近地小行星2016 HO3（又名振荡天星）采集样本带回地球，之后前往主带彗星P/2013 P5（又名311P）开展伴飞探测[11]。天问二号于2025年5月29日发射[5]，整个任务将持续约10年。截至2026年7月，探测器已到达振荡天星附近。

概述

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天问二号於2025年5月29日搭乘长征三号乙运载火箭發射升空[5]，將使用太陽能電气推進探索共軌近地小行星2016 HO3和主帶彗星P/2013 P5。[12][13]該探測器將與2016 HO3进行交會并在环绕軌道上進行遙感觀測，然後着陆在该小行星表面上以採集100克或以上的表岩屑樣本。[2][6]同时將部署納米軌道器和納米著陸器進行遙感和採樣觀測，並使用爆炸物使地下揮發物暴露并進行探測。[7]

小行星探测已有30多年历史，探测手段从近距离飞越、绕飞、附着就位探测发展到采样返回。与美國OSIRIS-REx和日本隼鳥2號的“一觸即走”（touch-and-go）的採样方式不同的是，該探测器计划使用錨定和触碰方式來嘗試從该小行星上採樣，將成为世界上首个在小行星上使用錨定採样方式（anchor-and-attach）的探測器。[14]

天问二号隨後將返回地球，与裝有樣品的返回艙分离，並透过地球進行重力助推以將探測器飞向P/2013 P5。[15]在前往P/2013 P5的途中，探测器将可能嘗試飛越一顆未命名的小行星。[7]最后將在P/2013 P5上進行至少一年的遙感探测及原位測量。[6][16]

這次任務的原名來自15世紀明朝探險家鄭和。[6]

任务准备

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搭载天问二号探测器的长征三号乙遥110运载火箭点火瞬间

2018年，中國科學院研究人員提出了一份涵蓋2020至2030年時間框架的深空探測路線圖[17]，其中包括計劃於2022年或2024年左右發射的小行星探測任務。[18][19]2019年春季，在中國空間技術研究院進行任務設計研究後，中国国家航天局開始在國際上征取对探測器所搭載科學儀器的建議，其时对探测器的称呼为“郑和”。[6][12][15][14]

2021年5月15日，在天问一号着陆巡视器成功着陆火星后的现场采访中，中国首次火星探测任务总设计师张荣桥透露了中国小行星采样任务的名称为“天问二号”。[20]

2022年，张荣桥在采访中表示小行星采样探测器已进入初样研制阶段，预期在2025年发射，并再次确认任务名为“天问二号”。[21]

2023年2月，探月与航天工程中心宣布天问二号任务已正式获得国家批准立项，并召开天问二号任务科学探测和数据处理技术第一次学术研讨会。[11]

2024年10月15日，国新办举行新闻发布会，介绍中国空间科学中长期发展规划有关情况，天问二号将对小行星进行采样返回，首先对小行星进行环绕综合探测，然后采样返回，对小行星的演化和太阳系的早期历史进行研究。[22]

2024年12月27日，中国科学院上海天文台在上海松江、西藏日喀则、吉林长白山三地同步举行日喀则和长白山40米射电望远镜落成启用仪式，中国甚长基线干涉测量（VLBI）网增加两名新成员，首次任务将是执行2025年“天问二号”小行星探测任务。[23]

2025年2月20日，国家航天局宣布天问二号任务探测器已运抵西昌卫星发射中心并开始发射前的测试准备工作[24]。5月18日，天問二號探测器转入西昌卫星发射中心发射区[25]。

科学目标

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天问二号任务包含两个主要探测目标，分别为近地小行星2016 HO3和主帶彗星P/2013 P5（311P）。对这两者的科学目标分别为：[26]

2016 HO3

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2016 HO3的轨道
  • 测定2016 HO3轨道参数、自转参数、形状大小和热辐射等物理参数，研究地球准卫星的来源和轨道动力学演化。
  • 探测2016 HO3形貌、表面物质组分、内部结构，获取小行星样品的背景信息。
  • 对2016 HO3返回样品，开展实验室分析研究，测定小行星样品的物理性质、化学与矿物成分、同位素组成和结构构造，为小行星的起源与演化、早期太阳系的形成与演化过程提供科学依据；
  • 测定和研究小行星样品的年龄，研究小行星的吸积形成、撞击分裂和行星际空间的运行历史；
  • 与陨石进行比较研究，建立返回样品与陨石、地面观测与遥感就位分析数据之间的联系，拓展、丰富小行星和太阳系起源与演化的研究。

P/2013 P5（311P）

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2013年9月拍摄的P/2013 P5，有6条彗尾。[27]
  • 测定主带彗星311P的轨道参数、自转参数、形状大小和热辐射等物理参数，研究主带彗星的轨道及其动力学演化。
  • 探测主带彗星311P形貌、表面物质组分、内部结构、临近空间环境，以及可能的水和有机物等信息，获取太阳系早期演化信息，研究主带彗星的形成和演化、气体活动机制，为太阳系起源与演化提供重要线索。

探测器结构

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采样过程想象图
小行星风化层仿制品：（a）矿物混合物粉末，（b）与硅酸钠混合，（c）干燥并（d）粉碎。

天问二号探测器质量约2.1吨，翼展15米[4]，由主探测器与返回舱两大部分组成，采用圆形柔性太阳翼以增大接收阳光的面积，有助于在向外太阳系飞行的过程中更好地获取能量。[21]

有效载荷

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天问二号配置了11种有效载荷，包括10种科学载荷[26]和1种搭载载荷[28]（科学载荷用于实现探测器核心科学目标，搭载载荷为利用有效载荷余量额外搭载的仪器）。

天问二号有效载荷
有效载荷 研发方 主要功能 科学目标
科学载荷
可见红外成像光谱仪 中国科学院上海技术物理研究所 1. 获取小行星表面可见至红外谱段高分辨率成像光谱数据 探测小行星和主带彗星的表面物质成分、可能的水和有机物等，获取小行星样品的背景信息
2. 对小行星采样区进行近距离探测，获取表面兴趣位置的可见至近红外的高分辨率光谱数据
热辐射光谱仪 中国空间技术研究院北京空间机电研究所与南京航空航天大学 1. 获取小行星表面热辐射的光谱图像信息，探测小行星表面热辐射特性，用于亚尔科夫斯基效应研究 探测小行星和主带彗星的表面物质组分、可能的水和有机物等，以及热辐射物理特性，获取小行星样品的背景信息
2. 获取小行星热辐射光谱数据，用于表面矿物质分布研究
多光谱相机 中国科学院西安光学精密机械研究所 1. 对小行星进行多光谱成像，用于表面形貌和物质类型研究 探测小行星和主带彗星的形貌、表面物质组分，获取小行星样品的背景信息
2. 对采样区进行特定谱段的光谱探测，为样品采集提供背景信息，并辅助采样目标选择
中视场彩色相机 中国科学院光电技术研究所 对小行星进行全球成像，获得形状、大小、表面形貌、自转周期等特征 测定小行星和主带彗星的自转参数、形状大小等物理参数，探测小行星和主带彗星的形貌
探测雷达 中国空间技术研究院西安分院 获取小行星表层和次表层雷达回波数据，开展小行星次表层结构探测 探测小行星及主带彗星的内部结构
磁强计 中国科学院国家空间科学中心太阳系探测研究室[29] 1. 对小行星磁场探测，获取小行星可能的磁场分布数据 探测小行星和主带彗星的临近空间环境信息
2. 对主带彗星磁场探测，了解主带彗星本体剩磁强度和分布
带电粒子与中性粒子分析仪 南京大学深空探测科学与技术研究院 1. 对主带彗星附近中性气体成分及其同位素、冷等离子体离子及其同位素测量，结合尘埃颗粒环境测量，研究主带彗星大气层和电离层形成与演化、主带彗星的活动性驱动力起源和机制 探测小行星和主带彗星临近空间环境信息
2. 对主带彗星和小行星等离子体环境测量，结合空间磁场测量，研究太阳风与小行星的相互作用
喷发物分析仪 澳门科技大学月球与行星国家重点实验室牵头，中国空间技术研究院及中国科学院参与[30] 探测主带彗星的尘埃物理、动态特性及其空间分布特征，主带彗星挥发分及游离气体分子的特征 探测主带彗星尘埃粒子大小、质量、速度等物理特性，以及可能的气体分子种类和含量
窄视场导航敏感器 中国空间技术研究院北京控制工程研究所 对小行星/主带彗星进行成像，获得小行星/主带彗星的形状、大小、表面形貌、自转特性及轨道等特征 测定小行星和主带彗星的自转参数、形状大小等物理参数，探测小行星和主带彗星的形貌，获取小行星样品的背景信息
激光一体化导航敏感器 中国空间技术研究院北京控制工程研究所 实现小天体地形三维点云扫描，获取测距、测速及位姿测量数据 探测小行星采样区的形貌，获取小行星样品的背景信息
搭载载荷
旋转衍射高光谱相机 浙江大学光电科学与工程学院[31] “旋转衍射快照式光谱成像”技术验证，捕捉高速运动及动态变化目标的光谱图像 精准捕捉小行星和彗星上可能存在的羽流喷射等动态现象的瞬时光谱特征，为小行星的矿物种类、含水量勘探及天体演化研究提供关键的科学数据

任务实施

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以下列出事先计划的任务流程，日期节点与实际情况可能有轻微差异。

  代表已完成

任务流程[32]
飞行事件 时间 器地距离（AU） 器日距离（AU）
发射 2025年5月29日1时31分 — 1
器箭分离 2025年5月29日1时49分 — 1
深空机动 2025年10月30日 0.31 0.99
捕获机动 2026年6月7日 0.26 1.06
2016 HO3交会 2026年7月4日 0.28 1.01
小行星近距探测 2026年7月~2027年4月 0.11~0.31 0.89~1.11
离开2016 HO3 2027年4月24日 0.22 1.1
舱器分离 2027年11月29日 2.3万公里 0.99
返回舱着陆 2027年11月29日17时15分 — —
主器拉起机动 2027年11月29日 1.7万公里 1
P/2013 P5转移 — 最远3.4 1~2.38
P/2013 P5交会 2035年1月24日 2.71 2.41
P/2013 P5近距探测 2035年1月~4月 2.1~1.64 2.41~2.44

发射

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2025年5月29日1时31分，天問二號探测器搭乘长征三号乙运载火箭从中国西昌卫星发射中心发射升空。火箭飞行约18分钟后，天問二號被送入地球至小行星2016 HO3转移轨道。此后，探测器与火箭分离，探测器太阳翼正常展开，发射任务取得圆满成功。[5]

5月30日，天问二号拍摄了地球与月球。[33]6月6日，公布了天问二号太阳翼展开的图片。[34]

抵达2016 HO3

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外部圖片链接
圖片 天问二号于2026年7月2日拍摄的2016 HO3“振荡天星”照片，相距20公里。

2026年6月6日，天问二号首次观测到2016 HO3“振荡天星”；6月7日，天问二号在距离小行星3万千米处成功实施捕获控制，实现与小行星共面飞行，随后还进行了一系列较小机动，这一入轨机动最先由业余无线电爱好者组织AMSAT-DL根据监听的多普勒频移数据判断得出，并于6月16日首次公布[8]；6月19日，探测器到达距离2000千米处，并根据自6月6日起获得的相对位置测量数据，修正了2016 HO3的星历表推算，将其位置误差由百千米减小到千米量级；7月2日，天问二号到达距离振荡天星约20千米处，拍摄了它的首张照片。7月6日，国家航天局公布首张照片和修正星历表。[35][36][37]

参考文獻

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  1. ^ 中国空间技术研究院. 开启星际探测新征程 五院抓总研制的天问二号探测器成功发射. 微信公众号. 2025-05-28 [2025-05-28]. （原始内容存档于2025-05-28）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 赵志军、全齐全、潘博、危清清、赵京东. 多臂协作式小天体附着取样机器人机械系统. 哈尔滨工业大学. [2022-01-20]. （原始内容存档于2023-03-27）. 
  3. ^ 长三乙火箭成功发射天问二号探测器. 中国航天科技集团有限公司. 2025-05-29 （中文（简体））. 
  4. ^ 4.0 4.1 天问二号第一站“拜访”谁？路上要干啥？. 新华社 (新华网). 
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  15. ^ 15.0 15.1 China invites world scientists to explore asteroid, comet together. 新华网. 2019-04-18 [2019-06-04]. （原始内容存档于2021-06-29）. 
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