5月29日1时31分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙Y110运载火箭，成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空。火箭飞行约18分钟后，将探测器送入地球至小行星2016HO3转移轨道。此后，探测器太阳翼正常展开，发射任务取得圆满成功。

问天求索

我国首次小行星探测

与采样返回之旅正式启程！

天问二号主要任务目标是对小行星2016HO3进行探测、取样并返回地球，此后再对主带彗星311P开展科学探测。小行星2016HO3是人类目前发现的地球准卫星之一。

天问二号任务工程目标：

• 一是突破弱引力天体表面取样、高精度相对自主导航与控制、小推力转移轨道设计等一系列关键技术。
• 
  
• 二是为小行星起源及演化等前沿科学研究提供探测数据和珍贵样品。

科学目标则聚焦于测定小行星和主带彗星的多项物理参数：

• 一是测定小行星和主带彗星的轨道参数、自转参数、形状大小、热辐射特性等物理参数，开展轨道动力学研究。

• 二是开展小行星和主带彗星的形貌、物质组分、内部结构以及可能的喷发物等研究；

• 三是开展样品的实验室分析研究，测定样品物理性质、化学与矿物成分、同位素组成和结构构造，开展小行星和太阳系早期的形成与演化研究。

天问二号任务周期约10年

包含13个飞行阶段

此次发射任务圆满成功，仅仅是天问二号任务漫长探测过程的“第一步”。天问二号任务技术难度大，工程风险高，共包含发射段、小行星转移段、小行星接近段、小行星交会段、小行星近距探测段、小行星采样段、返回等待段、返回转移段、再入回收段、主带彗星转移段、主带彗星接近段、主带彗星交会段、主带彗星近距探测段等13个飞行阶段。

• 其中，小行星探测和采样返回包括9个阶段，发射段顺利完成后，探测器进入小行星转移段，这一阶段将持续约1年，期间需实施深空机动、中途修正等操作，直至距离小行星约3万公里处。

• 随后依次进入小行星接近段、交会段、近距探测段，在近距探测段按照“边飞边探、逐步逼近”原则，对小行星开展悬停、主动绕飞等探测，确定采样区后进入采样段。

• 完成采样任务后，探测器将经历返回等待段、返回转移段，在返回转移段接近地球，返回舱与主探测器分离，之后独自进入再入回收段，预计于2027年底着陆地球并完成回收。

• 此后，主探测器则继续飞行，前往主带彗星311P，开展后续探测任务。

“四川智慧”保驾护航

“精测妙控”天问二号

瞄准主要探测目标，天问二号的“探星”之旅并不容易。在伴飞、着陆、返回等旅程中，“四川智造”将如何为其保驾护航，确保信息的高效接收？川观新闻记者第一时间采访了参研专家。

专家介绍，本次任务最大的特点是执行双任务，且到2034年才结束，任务持续时间长达9年半，这也将是中国航天史上任务周期最长的一次任务。

具体来说，任务涉及火箭发射、探测器入轨、轨道转移、探测器着陆、探测器采样和返回等环节，由运载火箭、发射场、探测器、测控通信和地面应用等多个分系统来保障执行。

其中，在川央企中国电子科技集团公司第十研究所（以下简称中国电科十所）深度参与，负责测控通信分系统中重要地面测控站——佳木斯66米深空站的研制建设。

具体来看，首先在火箭发射阶段，需要地面对探测器持续接力跟踪，监测探测器入轨姿态是否正常等。“大家从直播中听到的‘遥测信号正常’、‘跟踪正常’，说的就是这个阶段。”中国电科十所航天测控设计师卢欧欣说，从这个阶段开始，十所研制的测控系统便参与到任务中来。

在探测器入轨后，就需要用到外形酷似一口“大锅”的佳木斯66米深空站。这一重要测控站点是任务中测控通信系统里最耀眼的“明星”之一，继参与前期嫦娥系列任务和“天问一号”任务后，再次扛起大梁。

卢欧欣介绍，佳木斯66米深空站作为主力测控站点，在其他陆海测控站的配合下，发挥着超强“听诊器”“遥控器”等作用，为天问二号着陆小行星提前注入指令数据，进行轨道和导航控制。

比如在上行通信时，它向探测器发送遥控指令，让其完成调整姿态、轨道修正、点火制动等动作；下行通信的时候，进行遥测数据传输，除了探测器平台自己的健康数据，还有其搭载的载荷数据、相机和红外设备等数据，同时还要完成双向测量，包括对探测器径向速度和距离的测量。

那怎么办？答案不外乎提高通信性能。为此，中国电科十所团队从多方面努力——

首先是高增益天线，也就是通过增大天线口径来提升信号接收增益，同时保证天线的高精度指向。因此，佳木斯深空站采用了66米口径的巨型抛物面天线和多项关键技术，确保天线不仅增益高，并且指得准。

其次在接收链路设计中，要尽可能降低噪声，提升信噪比（备注：信号与干扰加噪声比是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号的强度的比值），这也是深空通信要解决的核心问题之一。“为了把接收系统的噪声温度降至极低，我们采用了超低温冷却的放大器。”卢欧欣说。

此外，还要对信号进行稳定可靠地跟踪解调，这就需要用到基带信号处理设备。比如，研究人员运用极窄带宽高阶锁相环技术，进行信号相位跟踪和相关解调；利用高编码增益信道编译码技术等，提升低信噪比下的解调性能。

解决多重挑战

全力保证任务万无一失

本次任务中，值得注意的是，相比天问一号伴飞火星4个月，天问二号将伴飞小行星2016HO3一年。

在专家看来，这是因为这颗小行星是国际公认的具有独特性的小行星，2016年才被发现，此前人们都不太了解，因此需要探测器更长时间的伴飞，持续传回高分辨率图像。

然而，更长的伴飞时间带来更大的挑战。

“这十分考验测控设备的稳定性。”卢欧欣解释，也就是要保证测控设备能实时接收到数据，信号、指令都发送上得去，同时数据也能传得下来。

同时，任务操作复杂度也更大了，包括降落、取样、返回等环节，对地面通信系统要求更高。

比如，当天问二号运行至2034年时，那会儿距离地球很远，信号很弱，数据传输速率远低于天问一号任务中探测器着陆火星后的直接对地通信数据速率。“前后对比，信噪比强弱有明显差异，因此对地面信号接收能力提出了更高要求。”卢欧欣说。

除此以外，此次任务还将采用不同于以往任务的测距体制。

据介绍，测控设备具备的该项测距能力，适用于深空远距离测控场景，能充分利用信号功率，从而降低距离捕获时间。“这与本次任务的需求很契合，我们在此前的星地对接试验中也进行了充分验证。”卢欧欣说。

去年9月到11月，中国电科十所团队配合测控通信系统，与探测器之间进行了这项星地正样对接试验，目的是要通过试验，确认地面测控通信系统与探测器之间的信号接口是否匹配，从而确保正式任务能顺利执行。就在任务正式开始之前，团队协同地面测控通信系统，有条不紊地持续检查探测器状态，做好处理预案等准备工作。

满载期待，天问二号一头扎进星辰大海。展望未来，中国的探月与深空探测任务也将进入高速发展阶段——预计将在2026年发射嫦娥七号探测器，为建立月球科研站基本型奠定基础；2028年左右发射“天问三号”，实施火星采样返回任务；还计划在2030年前后实施载人登月计划。

团队坦言，随着月球与深空探测相关项目加快推进，还会有一系列技术和挑战需要突破，尽管面临着很大的压力，也要全力奋战保证任务万无一失。

茫茫星海

为何选择“追”这两颗星？

国家航天局探月与航天工程中心副主任韩思远介绍，小行星2016HO3是人类目前发现的地球准卫星之一。其保留着太阳系诞生之初的原始信息，是研究太阳系早期物质组成、形成过程和演化历史的“活化石”，具有极高科研价值。

小行星2016HO3采样方式示意。资料来源：《我国小天体探测任务设想》

主带彗星311P是运行于火星与木星轨道之间小行星带中的小天体，同时具有传统彗星的物质构成特征和小行星的轨道特征。对该主带彗星进行探测，有助于了解小天体的物质组成、结构以及演化机制，填补太阳系小天体研究领域的空白。

主带彗星311P

【延伸阅读】

天问二号和天问一号啥区别？

2020年7月23日，天问一号任务成功发射，迈出中国行星探测的第一步。

2021年2月10日，天问一号经历202天、4.75亿千米的飞行后，与火星交会，成功实施捕获制动，进入环绕火星轨道，成为我国第一颗人造火星卫星。

2021年5月15日，火星环绕器将着陆巡视器准确送入落火轨道、着陆巡视器成功着陆火星，实现了我国首次地外行星着陆。5月22日，在火星环绕器的中继支持下，“祝融号”火星车成功驶离着陆平台，中国人的足迹首次踏足那颗红色星球；中国成为世界上第二个实现火星巡视的国家。

2022年6月29日，国家航天局宣布，火星环绕器获取了覆盖火星全球的中分辨率影像数据，各科学载荷均实现了火星全球探测，完成既定科学探测任务。

相比天问一号

天问二号有何难点？

戳图了解↓↓↓

从天问一号火星“首秀”

到天问二号开启

小行星探测与采样返回之旅

中国航天人正以

“日积跬步”的创新与积累

向着浩瀚深空不断求索

揭开更多宇宙奥秘！

川观新闻记者：宁宁

综合：央视新闻、上观新闻