北京时刻今天（5月29日）凌晨1时31分，西昌卫星发命中心，长征三号乙运输火箭喷薄出酷热的火焰，载着万众闪耀的天问二号探伤器拔地而起云开体育，精确地奔赴那片广阔盛大的天外。
天问二号辐射起飞短暂 | 逆飞流星-Alight
这不单是是一次凯旋的辐射，更是一场史诗级星际“大冒险”的启航 —— 一场展望长达10年的深空探索之旅，还是正经拉开序幕 ！
长三乙火箭整流罩上印着天问系列工程官方美艳 | CALT
“天问”，这个充满诗意与探索精神的名字，是中国行星探伤系列任务的称呼。在天问一号凯旋抵达火星，完成环绕、着陆和寻查探伤之后，“天问”系列的第二位成员——天问二号，将眼神投向了太阳系里的小天体。
天问二号辐射任务徽章 | CALT
它将领先飞向近地小行星2016 HO3，不是迫害的“途经”，而是要绕着它飞、近距离不雅察，并挑战一项高难度四肢——辘集它的名义样本，并把这些荒芜的“天地快递”送回地球。
而在完成小行星采样后，天问二号将赓续远程跋涉，去探访一颗名为 311P 的主带彗星。这颗彗星以其奇特的形态劝诱着科学家的眼神，我们将有契机近距离一睹它的真容。
天问二号辐射海报 | 天问二吃小行星探伤器官博
地球的“影子舞伴”
天问二号要探询的这位 2016 HO3，究竟是何方圣洁呢？
它是个颇为特殊的小行星。2016年4月27日，位于好意思国夏威夷的泛星野心（PanSTARRS）千里镜发现了它。字据亮度揣度，它的直径为40-100米，自转周期唯一约28分钟，踏进太阳系自转最快的十大天体行列。
小行星2016 HO3暗意图 | Mark A. Garlick, Space-art.co.uk / University of Warwick / University of Cambridge
但比起快速转圈圈，这块“大石头”的轨说念更令东说念主印象深切。
它像其他小行星相通，也环绕太阳运行，而轨说念半长径为1.00天文单元，公转周期为365.77 天。有莫得合计很眼熟？怎样跟我们地球差未几呀？没错，乍一看会以为它在和地球“抢跑说念”。
但它的“跑说念”和地球的又不皆备相通。2016 HO3的轨说念略扁一些，偏心率为 0.10，还“歪”了少许，相干于黄说念存在8° 足下的倾角。恰是这少许点的不同，莳植了一个奇妙的征象：它诚然绕着太阳跑，但耐久和地球故作姿态，从来不曾隔离我们，大致是地球的伴侣。
2016 HO3 轨说念暗意图 | NASA
从地球上看出去，它大致在围绕地球转圈圈，但是与地球的卫星月球又不同。月球围绕地球的“腰”转圈圈，而2016 HO3是绕着地球高下转圈圈，约45年完成“一圈”。因此，天文体家称它地球的“准卫星”（quasi-satellite）。
由于发现它的泛星野心设在夏威夷，天文体家用一个夏威夷土著语Kamoʻoalewa 给它定名。Kamoʻo 指“碎片”，lewa道理是“颤动”，含义是“绕着地球颤动的小碎片”。有东说念主暂时把它译作“颤动天星”，因为还莫得官方门径译名。
提及来，地球的准卫星不啻2016 HO3一个。20年前发现的2003 YN107 轨说念也很特别，公转周期亦然一年足下，在 1997 年至 2006 年时代，它与地球保持在 0.1 天文单元（1500万公里）限度内，况且一度看上去似乎在逐面貌绕地球运行。然而它并未被地球引力牵绊，临了照旧离开了地球。
1600年-2500年小行星2016 HO3 相干于太阳与地球通顺轨说念的模拟动画 | Wikipedia
2016 HO3 的情况就皆备不同了，计较机模拟知道，它陪同地球还是至少一个世纪了，和地球的距离耐久保持在30~100倍地月距离（约1400万公里~4000万公里），最近的时候发生在1923年12月27日，距离为 1244万公里。这种情况将持续到24世纪，随后切换到一条马鞍形轨说念，过一阵子又将切换到“准卫星”轨说念。
这即是所谓的“轨说念共振”，是太阳和地球引力共同作用的扫尾，这让2016 HO3 成为迄今为止发现的最褂讪的地球准卫星——既无法皆备解脱地球引力的影响，又无法信得过成为地球的卫星。
月球碎片？
地球的这个深重的“舞伴”， 究竟是从那里来的呢？这是个挑升想的话题。
在太阳系中，有一条“小行星高速公路” ——位于火星与木星之间，那里运行在着数百万颗小行星，我们称之为小行星主带，与太阳的平均距离约 2.8 天文单元。
太阳系的大多数小行星都运行在火星轨说念和木星轨说念之间的小行星主带中 | NASA/McREL
然而有些小行星“并不本分内”，近日点位于地球轨说念隔壁，致使跑到地球轨说念内侧。我们把近日点小于1.3 天文单元的小行星称为近地小行星。
酌量认为，它们大多是受到大行星的引力烦躁，在漫长的演化过程中轨说念发生了变化，从小行星主带迁徙到地球隔壁。扫尾2024年底，东说念主类还是发现37000多颗近地小行星。
2016 HO3是否亦然这种小行星“外侨”中的一员呢？
四类近地小行星轨说念 | Wikipedia
比较常见的近地小行星有四类。不外我们发现 2016 HO3 的轨说念与它们都有不小的各别。于是天文体家有了另一个斗胆的意想——2016 HO3是从月球身上撞出来的！
天文体家独揽它聚首地球的契机对它进行了光谱分析，颂扬地发现它的身分与阿波罗登月样本很相似。
小行星本人不发光，只可反射太阳光，而小行星上尘埃颗粒的大小漫衍会影响阳光反射率，小行星物资的不同化学身分会招揽特定波长的阳光，因此对小行星的反射光谱进行分析就不错蜿蜒地知说念其名义物资构成与结构特征。
天文体家独揽大地大型千里镜对 2016 HO3可见光波段和红外波段的光谱作念了精湛分析，发现它主要由硅酸盐构成，属于石质小行星（S型）。更进一步，在红外波段的光谱特征知道，它与阿波罗月球岩石样品高度相似。
因此，有东说念主意想它可能来自月球，在很久很久当年的一次撞击事件中，从月球上分离出来，成为一颗环绕太阳运行的小行星，并在耐久的演化过程中，被地球引力不竭，最终达到当今的共振景况。
2016 HO3 小行星光谱与阿波罗月球样本相符 | Benjamin N. L. Sharkey et al. (2021)
清华大学航天航空学院讲授宝音课题组勾通撞击能源学论断和月表撞击坑数据，缔造了月球撞击产生的高速潜逃碎片和撞击坑尺寸间的定量相干，认为2016 HO3 的老家是位于月球后面直径为 22 公里的一座年青的环形山——焦尔达诺·布鲁诺环形山（Giordano Bruno crater）。
2016 HO3 究竟是不是月球失踪多年的“昆玉”呢？毫无疑问，最佳的办法即是取一些样品总结分析分析。
焦尔达诺·布鲁诺环形山 | NASA
初度挑战小行星软着陆
扫尾目下，东说念主类整个有过三次小行星的采样复返任务，区分是日本的隼鸟号（Hayabusa）和隼鸟2号（Hayabusa2），以及好意思国的奥西里斯王号（OSIRIS-REx）。
2003年起飞的隼鸟号，开了小行星采样的先河，但是该任务总体上却由于种种原因并不堪利，最终只汇集到探伤器触碰到25143号小行星糸川名义时扬起的1500个“微粒”。
2014年的隼鸟2号更为熟悉。它向小行星龙宫开释了一颗金属枪弹，撞击小行星名义变成直径约10米的弹坑，通过机械臂上的辘集器，获取了5.4克小行星样品。2022年6月，日本文部科学省称，科学家在其样本中检测到20多种氨基酸，这对剖析人命在天地中的发源与演化有着弥珍贵旨。
日本隼鸟二号探伤器成果图
2016年起飞的NASA奥西里斯王号探伤器取得了空前的凯旋。原野心获取60克样品，最终获取了121.6克，远超预期。它通过3.35米长的采样机械臂，在触碰小行星贝努名义的逐个瞬，向小行星名义吹出氮气，将尘埃和碎片吹到两侧容器中。
它们都有一个共同点：继承的都是“粗枝大叶中”的采样步地——探伤器像一只勇敢的鸟儿，严防翼翼地触碰一下小行星名义，飞速抓一把（或吹一把）就走，全程唯一几秒钟。
为什么这样“急忙中”？因为小行星采样，确切是太难了！
领先，小行星的个头比较小，引力极其幽微，但又不可皆备忽略。
前边所提到的几个小行星，糸川的平均半径约313米，龙宫的平均半径约448米，贝努的平均半径约245米，质料最大的龙宫也不外是4.5×1011kg，是月球的1600亿分之一，是太阳系最大小行星灶神星的5.7亿分之一。
比拟之下，2016 HO3 的直径揣度唯一40多米，质料还要小好多。据推测，2016 HO3 的重力加快度仅为地球百万分之一的水平。
因此，探伤这种小行星，根柢无法作念到引力俘获，只但是先伴飞，然后缓缓缩短高度，严防翼翼地触碰。一朝速率礼貌不好，探伤器会坐窝被弹飞出去。
隼鸟号采样的小行星糸川（左）和隼鸟2号采样的小行星龙宫（右），天问二号要去的2016 HO3 比它们都小 | JAXA
第二，对筹画天体的具体情况知之甚少。
绝大多数小行星都太小太暗，在多数情况下无法平直不雅测到。即便能拍到相片，它们也只是一个很不起眼的小点。
到目下为止，我们对2016 HO3 大小、体式、密度、质料、结构等一概不知。就连对它的尺寸的揣度，也只是来自亮度的测定，再假设一个倒映率得出的推测。在换取亮度情况下，要是小行星的金属含量高少许，倒映率就会高，那么相应的尺寸就小一些。要是它含碳量大一些，倒映率就偏低，要是要有换取的亮度，当然就需要有更大的尺寸。
在这种未知因素较多的情况下，空间探伤风险是很大的。
天问二号任务经过暗意图，图中小行星的表情皆备是意想，具体情况我们暂时还一无所知 | 中国国度航天局探月与航天工程中心
第三，不知说念小行星名义符合采样点在那里。
因为小行星质料很小，而且有可能本人即是天体撞击出来的碎片，它并莫得阅历过地质演化过程，看上去不外是由许许多多碎石捏在通盘的大石堆，其名义可能非常粗鄙，到处都是碎石沟壑，很难找到一块平坦的着陆区。在隼鸟号探访糸川的时候，就碰到了这种情况。
嫦娥五号和嫦娥六号在月球采样前，我们还是有了几个候选着陆区和着陆点，并提前掌捏了高精度三维地形，足以确保着陆器安全落月。然而小行星2016 HO3 给我们出的难题是，直到当今我们都莫得它的影像，也莫得舆图，更莫得所谓候选着陆点了。一切都只可“到那儿再说”。
隼鸟2号在小行星龙宫上采样的过程 | JAXA
第四，距离远，测控精度要求高。
虽说是近地小行星，但2016 HO3与地球的距离也在1200万公里以上，小行星的个头也小，探伤器的信号也弱，要对它进行测定轨是极为贫苦的。
迢遥的距离还加多了通讯的延时，皆备依赖于大地的遥控是不推行的，因此必须擢升探伤器本人的智能化水平。
2016 HO3尚且如斯，主带彗星311P 就更为迢遥了，需要追求更高的测控精度。
靠近这些挑战，天问二号准备了一套“组合拳” 。
辐射后用1年时刻飞抵筹画小行星隔壁，随后盲从“边飘舞、边探伤、边制订”的战略，再花1年足下的时刻对其进行近距探伤，获取高分辨率的探伤数据，包括缔造小行星的高精度三维模子（至少是米级）、热模子等。然后通过层层筛选详情采样区，并制定相应的采样战略。就像一些选用举止，15进8，8进3，临了3选1。
天问二号飘舞过程暗意图 | 余后满等.（2021）
除了海外上还是被讲授切实可行的触碰采样步地外，天问二号还独创性地瞎想了悬停采样模式和附着采样模式，野心辘集高出100克的小行星样品。
触碰采样和悬停采样都属于短时采样，主要针对“砂石堆”型松散结构。
触碰采样对采样区域面积要求较小，相对安全性也高。天问二号佩带一个激发采样与送样一体化机构，通过毛刷挂扫步地温情吹步地，将不大于20mm的样品送入容器进行收纳密封。
悬停采样不错灵验处罚坚韧名义的风化层颗粒，令探伤器着落到距小行星名义约1米高度时悬停，伸出机械臂，将端头插入小行星名义，辘集上层风化物颗粒。
附着采样也被称为锚定采样，是天问二号的亮点之一，这也将成为海外上初度在小行星上践诺附着采样。全过程将通过附着安装、采样安装、送样安装等共同已毕。
整个小行星采样过程不错分为9个阶段，包括：运输辐射、小行星滚动、小行星接近、小行星交会、小行星近距探伤、小行星采样、复返恭候、复返滚动、再入回收。
在空洞洽商分量、功率、飘舞时刻等不竭条目后，天问二号探伤器弃取了高比冲离子电鼓舞系统，以达到从简燃料、高精度推力礼貌与姿态礼貌等成果。为了确保稳稳站上小行星，探伤器顶部还装有额外的发动机，以加多“下压力”。
更永久的筹画
你以为带回 2016 HO3的样本即是任务的止境了吗？不，天问二号的宏愿不啻于此！
在完成小行星采样、开释复返舱后，探伤器本人将赓续踏上长达约7年的漫漫征程，去探访另一位深重的天体——主带彗星 311P。
311P 亦然个“怪咖”，2013年才被发现，运行在小行星主带之中。一运行，东说念主们就合计它似乎长着好几条尾巴。进一步的不雅测详情，它在持续蒸发，领有多达6条尘埃尾，最终被归为主带彗星，也成为迄今为止形态最奇特的一颗。
哈勃千里镜不雅测到了领有六条彗尾的311P | 图源：ESA/Hubble
为什么说它“格不相入”呢？因为传统表面认为，彗星大多来自于太阳系靠外侧的柯伊伯带或角落位置的奥尔特星云，因为那里弥散凉爽，能储存着多半的冰和易蒸发的身分。当它们聚首太阳时，受太阳辐照影响，里面物资蒸发才会变成壮不雅的彗尾。
但小行星主带位于火星和木星之间，离太阳相对较近，处在所谓的“雪线”以内。按理说，这个区域早就应该被太阳的热量“吹干”了，水冰等蒸发物很难耐久存在。
那么，311P 为什么还能有那么广大而褂讪的喷发征象呢？这是天问二号要去揭开的又一个谜题。
天问二号卡通形象 | 中国航天科技集团
为了完成这些沉重而又迷东说念主的任务，天问二号佩带了一整套“豪华”的科学仪器。
除了采样开发，它还有能看清细节的多光谱相机、能遥测地形的探伤雷达、能感知温度的热辐射光谱仪、能分析身分的可见红外光谱仪，还有能“闻”到周围粒子的带电粒子与中性粒子分析仪和喷发物分析仪等等，整个十多种科学载荷。
它们将对 2016 HO3 和 311P 进行全意见、深入的探伤。
天问二号探伤器暗意图 | 中国国度航天局
中国的小行星探伤诚然起步晚，但我们的着手少许儿也不低。天问二号任务复杂度高、难度大、更动性强，平直对准了行星科学和太阳系演化这些前沿科学难题。
从嫦娥五号、六号凯旋已毕月球采样复返，到天问一号凯旋探火，再到今天天问二号启航探索小行星与彗星——我们一步一个脚印，不时蕴蓄着行星际探伤和地外天体采样的难得教授。这些教授，将为我们畴昔的瞎想铺平说念路，比如天问三号——亲手从火星上，带回那深重而醉东说念主的一抔红土！
这是天问一号奉上火星的回禄号火星车，而天问三号任务的筹画是去火星上辘集样品再送回地球 | CNSA
但此刻，整个的眼神聚焦在天问二号这位刚刚起航的“新兵”身上。
从地球启航，它将跳动千万公里，挑战极弱引力下的精确采样，解开深重小行星的身世谜团；再向更远方飞去，直面一颗行径非常的“怪彗星”，寻找太阳系演化的更多印迹。
这不是一项孤单的任务，它承载着中国行星探伤的新一次跃升。它将是我们初度对地球准卫星进行实地考察 ，亦然初度在海外上尝试附着式采样时候。一次辐射，两次探伤，多个“第一次”，都写在“天问二号”的航程之上。
这是天问之名的信得过含义：不时提问，不时迈向更远的未知。
而这场天问，才刚刚运行。
参考文件
[1] 张荣桥, 黄江川, 赫荣伟, 等. 小行星探伤发展综述[J]. 深空探伤学报 ,2019,6(05):417-423+455.
[2] 张荣桥, 张熇, 刘建军, 等. 天问二号小天体探伤任务[J]. 中国科学: 物理学 力学 天文体, 2020 (1): 123456.
[3] Benjamin N. L. Sharkey,Vishnu Reddy et al,Lunar-like silicate material forms the Earth quasi satellite (469219) 2016 HO3 Kamoʻoalewa, COMMUNICATIONS EARTH & ENVIRONMENT | (2021) 2:231
[4] Matthew J. Genge et al, Rapid colonization of a space‐returned Ryugu sample by terrestrial microorganisms, Meteoritics & Planetary Science (2024).
[5] 李明涛. 地球“小月亮”的身世之谜 (https://kepu.gmw.cn/astro/2021-11/17/content_35317229.htm)
[6] 何蕊. 清华最新酌量知道： 这颗近地小行星源于月球特定撞击坑(https://news.cnr.cn/native/gd/20240505/t20240505_526693832.shtml)
[7] Yifei Jiao et al. Asteroid Kamo‘oalewa’s Journey from the Lunar Giordano Bruno Crater to Earth 1:1 Resonance, Nature Astronomy volume 8, pages: 819–826 (2024)
作家：水兄
裁剪：Steed云开体育