天问二号奔赴太空，从小行星上“挖土”有多难？

5月29日，我国行星探测工程天问二号任务在西昌卫星发射中心启程，长征三号乙运载火箭将天问二号探测器送入太空。

天问二号在太空中缓缓打开太阳能翼，一场10年的星际旅行拉开帷幕。

此次任务计划通过一次发射完成多项探测任务，包括对小行星2016HO3进行伴飞、取样并返回地球，以及对主带彗星311P开展伴飞探测。

航程设计精妙，一枚探测器造访两颗小行星

天问二号任务设计周期10年左右，一枚探测器，要造访两颗小行星，中间还要返回地球丢下从小行星采集的样品。天问二号任务有着哪些精妙的设计？天问二号进入太空后，第一个目标是前往小行星2016HO3，先伴飞观察，再从其表面采样，接着飞回地球。飞临地球时，天问二号会将返回舱投入大气层，它的主探测器则不会返回地面。此时，科幻作品中经常提到的“引力弹弓”效应将发挥作用，探测器主体会与地球保持“擦身而过”的距离，借助地球引力来一次加速，探测器会被地球“甩”向更远的太空深处。

在之后的七年中，经过一系列的复杂的轨道转移机动，天问二号最后将到达目标主带彗星311P。这颗彗星位于火星与木星之间的轨道上。

如此复杂的行程，对天问二号来说可谓“考验重重”。首先便是“10年超长待机”的严峻考验，天问二号配置了中视场彩色相机、多光谱相机等11台科学设备，以便对两颗目标天体的形貌、表面物质、热辐射特性等做一个全面“体检”。此外，天问二号的动力推进系统使用的是离子电推进系统，它同样需要电力支持。

探测器的两个“大耳朵”，为它保障了超长续航。这是一对圆形柔性太阳翼，“天问二号”采用双翼结构，根据此前报道，它的单个翼的面积达17平方米。它携带如此硕大的太阳翼，原因之一是考虑到任务目标距离遥远，特别是在前往主带彗星311P的过程中，探测器能获取的阳光会越来越少，巨大的太阳翼不可或缺。

如何在小行星上采样，是另一个巨大的挑战。在小行星上着陆的和在月球或者火星上着陆非常不同。月球重力是地球的1/6，火星大概是1/3，而这次的小行星只是地球重力的百万分之一，几乎是可以忽略的。因此天问二号探测器没有办法靠行星的万有引力把探测器吸过去，要依靠天问二号精准的轨道姿态控制“贴”上去。这力道要把握得恰到好处，力度大了可能会陷入其中或者是被弹飞，力度轻了可能无法贴近。

北京航空航天大学宇航学院副教授张晓天打了个比方，“在高速公路上有个大货车，我们要开一个小汽车贴上去，然后用爪子扒住它，伸手去车厢里边拿走一个货物，然后再脱离，如果你再考虑到这两辆车实际的速度是30公里每秒，就可以想象这个难度了。”

寻找太阳系诞生之初留下的“时光胶囊”

天问二号的任务目标为何选择这两颗天体？这是因为它们保留着太阳系诞生之初的原始信息，具有非常高的科学价值。

月球是地球的卫星，距离地球大约38万公里，而小行星2016HO3即便是距离地球最近的时候，也相当于地月距离的大约40倍。它是人类发现的第一颗“地球准卫星”，地球绕太阳一圈约为365.25天，而它的公转周期是365.77天，几乎与地球同步绕太阳公转，一直在地球附近“游荡”。科学界认为，这类小行星保留着太阳系诞生之初的原始信息，亿万年来几乎未受打扰。它有可能是地球或月球的遭遇撞击产生的喷出物，蕴含着地月系的演化历史。从另一个角度来看，准卫星和地球距离较近，对地面测控要求相对较低，航天器接近它所需的能量也较小，因此，对它进行探测是个“性价比”很高的任务。

天问二号的第二个探测目标是主带彗星311P，它是人类确认的第七颗主带彗星。

主带彗星是一类极为特殊的天体，它们运行在小行星扎堆的主小行星带（简称“主带”）内，却拥有彗星“长尾巴”。主带在火星与木星轨道之间，阳光辐射较强，小行星的挥发物难以存留，因而以岩质为主。常规的彗星来自遥远寒冷的柯伊伯带或奥尔特云，保存有丰富的冰。

主带彗星311P的“长尾巴”是如何产生的？它又是如何保留至今的？若能抵近探测，或许能找到它将冰或其他挥发物保留至今的机制，或可能改写旧有的认知，填补太阳系小天体研究领域的空白。

另外，311P可能是少有的双小行星系统，这将为天问二号的探测任务提供额外的研究价值及技术挑战。

“实施天问二号任务，推动星际探测征程接续前进，迈出了深空探测的新一步。”国家航天局局长单忠德说，任务实施周期长，风险难度大，后续还将经历10余个飞行阶段。在完成小行星采样任务后，天问二号返回舱预计于2027年底着陆地球并完成回收；此后，主探测器将按计划继续飞行，前往主带彗星311P开展后续探测。

现代快报/现代+记者 综合央视新闻、新华社

（图源 新华社）