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天问二号

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天问二号
名称郑和号（2018年至2020年）
天问二号（2020年后）
任务类型小行星采样返回
主带彗星环绕器
运营方中华人民共和国 中国国家航天局
任务时长10年（计划）[1]
航天器属性
制造方中国空间技术研究院
发射质量≤2,000千克（4,400磅）[2]
任务开始
发射日期2025年5月29日（计划）[3]
运载火箭长征三号乙[4]
发射场西昌卫星发射中心[5]
承包方中国航天科技集团
2016 HO3轨道器
入轨2026年6月7日（计划）[1]
脱轨2027年4月24日（计划）
与2016 HO3会合
会合2026年7月4日（计划）
样本质量≥100克[2]
飞掠地球（返回舱返回）
最接近2027年11月29日（计划）
地球着陆器
航天器组件返回舱
着陆日期2027年11月29日（计划）
着陆点四子王旗着陆场
42°20′19″N 111°26′20″E / 42.33861°N 111.43889°E / 42.33861; 111.43889（预计）
P/2013 P5轨道器
入轨2035年1月24日（计划）[6][7]

天问二号，早期称为郑和号[4]，是由中国国家航天局主导的中国行星探测工程规划的第二次任务，计划实施小行星采样返回和主带彗星绕飞探测。天问二号将首先尝试从近地小行星2016 HO3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[8]。天问二号预计于2025年5月发射，整个任务将持续约10年。

概述

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天问二号计划于2025年左右搭载长征三号乙运载火箭发射升空，[9]将使用太阳能电气推进探索共轨近地小行星2016 HO3和主带彗星P/2013 P5。[10][11]该探测器将与2016 HO3进行交会并在环绕轨道上进行遥感观测，然后着陆在该小行星表面上以采集100克或以上的表岩屑样本。[2][4]同时将部署纳米轨道器和纳米着陆器进行遥感和采样观测，并使用爆炸物使地下挥发物暴露并进行探测。[5]

与OSIRIS-REx和隼鸟2号的“一触即走”的采样方式不同的是，该探测器计划使用锚定和触碰方式来尝试从该小行星上采样，将成为世界上首个在小行星上使用锚定采样方式的探测器。[9]

天问二号随后将返回地球，与装有样品的返回舱分离，并透过地球进行重力助推以将探测器飞向P/2013 P5。[12]在前往P/2013 P5的途中，探测器将可能尝试飞越一颗未命名的小行星。[5]最后将在P/2013 P5上进行至少一年的遥感探测及原位测量。[4][13]

这次任务的原名来自15世纪明朝探险家郑和。

历史

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2018年，中国科学院研究人员提出了一份涵盖2020至2030年时间框架的深空探测路线图[14]，其中包括计划于2022年或2024年左右发射的小行星探测任务。[15][16]2019年春季，在中国空间技术研究院进行任务设计研究后，中国国家航天局开始在国际上征取对探测器所搭载科学仪表的建议，其时对探测器的称呼为“郑和”。[4][10][12]

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”。[17]

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”。[1]

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。[8]

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。[18]

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。[19]

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。[20]

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和主带彗星P/2013 P5（311P）。对这两者的科学目标分别为：[21]

2016 HO3

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  • 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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  • 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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天问二号探测器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。[1]

有效载荷

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天问二号配置了以下10种有效载荷：[21]

  • 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

任务实施

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发射

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天问二号探测器预计于2025年5月29日搭乘长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射升空。

参考文献

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 天问二号定了！三年后将去探测月亮外的另一颗“卫星”和一颗彗星. 搜狐网. 2022-05-15 [2022-09-25]. （原始内容存档于2022-06-20）. 
  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. ^ 天问二号，最新进展！. 科技日报. 2023-04-24 [2023-04-24]. （原始内容存档于2023-04-28） （中文（简体））. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 Zhang, Xiaojing; Huang, Jiangchuan; Wang, Tong; Huo, Zhuoxi. ZhengHe – A Mission to a Near-Earth Asteroid and a Main Belt Comet (PDF). 50th Lunar and Planetary Science Conference. 18–22 March 2019 [4 June 2019]. （原始内容存档 (PDF)于2020-12-07）. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Jones, Andrew. China is moving ahead with lunar south pole and near-Earth asteroid missions. SpaceNews. 5 August 2020 [5 August 2020]. （原始内容存档于2024-03-02）. 
  6. ^ Snodgrass, Colin. Exploring the next frontier: the Main Belt Comets – Chinese MBC mission (PDF). University of Edinburgh: 20. October 2018 [4 June 2019]. （原始内容存档 (PDF)于2021-04-20）. 
  7. ^ 我们的太空. 【讯息·航天】2021中国航天大会 航天领域重磅消息密集发布：小天体探测、月球科研站、重型火箭……. 知乎. 2021-04-27 [2022-06-25] （中文（简体））. 
  8. ^ 8.0 8.1 探月与航天工程中心. 关于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的预通知. 中国探月与深空探测网. 2023-03-02 [2023-03-05]. （原始内容存档于2023-03-21）. 
  9. ^ 9.0 9.1 China Plans Near-Earth Asteroid Smash-and-Grab. IEEE Spectrum. 2021-08-10 [2021-11-04]. （原始内容存档于2023-03-01） （英语）. 
  10. ^ 10.0 10.1 Gibney, Elizabeth. China plans mission to Earth's pet asteroid. Nature. 30 April 2019 [4 June 2019]. PMID 32346150. doi:10.1038/d41586-019-01390-5. （原始内容存档于2020-08-20）. 
  11. ^ China to meet challenges of exploring asteroid, comet. Xinhua. 6 November 2019 [7 November 2019]. （原始内容存档于2022-01-02）. 
  12. ^ 12.0 12.1 China invites world scientists to explore asteroid, comet together. Xinhua. 18 April 2019 [4 June 2019]. （原始内容存档于2021-06-29）. 
  13. ^ China pushes forward exploration of small celestial bodies. Xinhua. 24 April 2021 [30 June 2021]. （原始内容存档于2023-03-27）. 
  14. ^ Xu, Lin; Zou, Yongliao; Jia, Yingzhuo. China's planning for deep space exploration and lunar exploration before 2030 (PDF). Chinese Journal of Space Science. 2018, 38 (5): 591–592 [4 June 2019]. doi:10.11728/cjss2018.05.591. （原始内容存档 (PDF)于2021-03-03）. 
  15. ^ China outlines roadmap for deep space exploration. SpaceDaily. 26 April 2018 [4 June 2019]. （原始内容存档于2019-06-13）. 
  16. ^ Wang, F., China's Cooperation Plan on Lunar and Deep Space Exploration (PDF), Sixty-first session (2018) of the Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, UNOOSA, 27 June 2018 [4 June 2019], （原始内容存档 (PDF)于2019-02-14） .
  17. ^ 白岩松对话天问一号总设计师：下一步怎么走？火星移民可能吗？. 央视新闻. 今天“天问一号”之后，我们的“天问二号”就是去小行星采样并返回 
  18. ^ 新华全媒+｜到月球建科研站、到火星采样返回……我国深空探测将这样干. 新华网. 2024-10-15 [2025-04-15]. 
  19. ^ 中国VLBI网增加两名新成员 将执行“天问二号”小行星探测任务. 新华网. 2024-12-27 [2025-04-15]. 
  20. ^ 天问二号探测器运抵发射场. 国家航天局. 2025-02-20 [2025-02-20]. （原始内容存档于2025-02-20）. 
  21. ^ 21.0 21.1 李春来; 刘建军; 任鑫; 等. “天问二号”任务科学目标和有效载荷配置. 深空探测学报. 2024年6月, 11 (3): 304–310 [2025-04-11]. doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2024.20230185. 
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