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天問二號

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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）
任务类型小行星採样返回
主带彗星环绕器
运营方中华人民共和国 中国国家航天局
任務時長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≤2,000公斤（4,400磅）[2]
任務開始
發射日期2025年5月29日（计划）[3]
运载火箭长征三号乙[4]
發射場西昌卫星发射中心[5]
承包方中国航天科技集团
2016 HO3軌道器
入軌2026年6月7日（计划）[1]
脫軌2027年4月24日（计划）
與2016 HO3會合
會合2026年7月4日（计划）
樣本質量≥100克[2]
飛掠地球（返回舱返回）
最接近2027年11月29日（计划）
地球着陆器
航天器组件返回舱
著陸日期2027年11月29日（计划）
著陸點四子王旗着陆场
42°20′19″N 111°26′20″E / 42.33861°N 111.43889°E / 42.33861; 111.43889（预计）
P/2013 P5軌道器
入軌2035年1月24日（计划）[6][7]

天问二号，早期称为鄭和號[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，計劃实施小行星采样返回和主带彗星绕飞探測。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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天问二号計劃於2025年左右搭载长征三号乙运载火箭發射升空，[9]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。[10][11]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][4]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。[5]

与OSIRIS-REx和隼鳥2號的“一觸即走”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的探測器。[9]

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。[12]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。[5]最后將在P/2013 P5上進行至少一年的遙感探测及原位測量。[4][13]

這次任務的原名來自15世紀明朝探險家鄭和。

历史

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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[14]，其中包括計劃於2022年或2024年左右發射的小行星探測任務。[15][16]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”。[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和主帶彗星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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天問二號探测器预计于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。

参考文獻

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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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