天问二号(Tianwen-2),曾用名“郑和号”,是
中国航天科技集团有限公司所属
中国空间技术研究院研制的小行星探测器。该任务于2023年3月获国家批准立项,计划通过单次发射实施小行星2016HO3伴飞、取样、返回和主带彗星311P伴飞探测等多项目标。
研制背景
深空探测是全球科技竞争的制高点。从
月球到
行星及
小行星探测,中国深空探测正在走向更远、更深的新阶段,不断推动着人类对太阳系和宇宙的理解和探索。
2016年12月中国政府发布的《
2016中国的航天》白皮书明确提出:实施中国首次火星探测任务,突破火星环绕、着陆、巡视探测等关键技术。计划2020年发射首颗
火星探测器,实施环绕和巡视联合探测。开展火星采样返回、小行星探测、木星系及行星穿越探测等的方案深化论证和关键技术攻关,适时启动工程实施,研究太阳系起源与演化、地外生命信息探寻等重大科学问题。
研制进程
2022年4月,经过两年多的研制,天问二号进入到初样的研制。
2022年5月,在
天津航天机电设备研究所宇航产品中心,科研团队为“天问二号”装配国内自主创新的首款圆形柔性太阳翼。
2023年3月,天问二号任务正式获得国家批准立项。
2023年4月,天问二号已经基本完成初样研制阶段的工作。
2024年6月27日新华社报道,中国计划2025年前后发射天问二号,开展小行星探测任务。
2024年9月24日,国家航天局宣布,天问二号计划2025年发射,完成小行星采样返回任务。
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,未来会发射天问二号,天问二号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。
截止2025年7月1日,天问二号小行星探测器已在轨运行超 33 天,与地球距离超 1200 万千米,工况良好。
系统组成
总体设计
天问二号探测器由主探测器与返回舱组成。主探测器的主电能供给系统是构造独特的圆形柔性
太阳翼,酷似撑开的大伞。科研人员选用这种特殊构型的“保护伞”,降低了传统太阳翼在探测器软着陆过程中的触地风险。“天问二号“采用双翼结构,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远大“天问二号”完成小行星取样返回任务后,主探测器很可能还将继续向深空飞行,在这个过程中,获取的阳光会越来越少,因此需要特意加大太阳翼。
太阳翼是名副其实的“保护伞”,在深空探索征程中源源不断地将太阳能源转换为飞行器持续使用的电能。众所周知,大量不间断的太阳能在空间环境中弥散,如同WiFi无线充电器,最受航天器欢迎。由于单个太阳电池一般无法满足需求,以串、并联方式结合的太阳电池及相关结构等组成的发电装置就是太阳电池阵,如同航天器的“营养师”,时刻将太阳能“烹饪”成各种设备直接汲取的“营养套餐”。
运载火箭
执行天问二号发射任务的是长征三号乙遥一一〇运载火箭。
长征三号乙运载火箭(CZ-3B)是长征三号甲系列运载火箭中运载能力最大的火箭,由中国运载火箭技术研究院研制,是在
长征三号甲(CZ-3A)和
长征二号E(CZ-2E)火箭的基础上研制的大型三级液体捆绑火箭,以长征三号甲作为芯级,捆绑四枚2.25米直径液体助推器构成,助推器及其捆绑结构则与长征二号E基本相同,主要用于发射地球同步转移轨道卫星,亦可进行一箭多星发射或其它轨道卫星的发射,也是中国用于商业卫星发射服务的主力火箭。
长征三号乙运载火箭全长56.3米,一、二子级直径3.35米、助推器直径2.25米,三子级直径3.0米,卫星整流罩最大直径4.2米,起飞质量456吨,GTO运载能力为5.5吨。
长征三号乙运载火箭在1997年8月和10月成功地发射了菲律宾马部海卫星和亚太二号R卫星,并于2013年12月2日成功发射了中国自主研发的
嫦娥三号月球探测器。2015年9月12日,长征三号乙运载火箭托举着
通信技术试验卫星一号顺利升空。
作为中国主力高轨道运载火箭,长三乙火箭还以其强大的适应性,与
中国探月工程、
北斗卫星导航系统、
通信卫星等重大工程任务紧密相连。
运行动态
2025年2月20日,据新华社消息,中国行星探测工程天问二号任务探测器运抵
西昌卫星发射中心。
2025年4月17日,国家航天局召开新闻发布会。国家航天局系统工程司副司长刘云峰提到,2025年天问二号执行小行星伴飞取样探测任务。
2025年5月14日,执行天问二号发射任务的长征三号乙遥一一〇运载火箭,顺利由技术区转入发射区,并完成吊装、对接等工作。5月18日,行星探测工程天问二号探测器在西昌卫星发射中心按计划完成技术区总装、测试、加注等工作后,顺利转入发射区,后续将按计划开展各项功能检查、联合测试等工作,计划5月底搭乘长征三号乙运载火箭择机实施发射。
2025年5月26日,经工程任务指挥部综合研判决策,行星探测工程天问二号任务计划5月29日实施发射。执行此次发射的长征三号乙遥一一〇运载火箭即将加注推进剂。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。
2025年5月29日1时31分,中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。
截至2025年6月6日上午,天问二号探测器已在轨运行超8天,与地球距离超300万千米,工况良好。为满足在距离太阳约3.75亿千米的主带彗星开展探测的供电需求,天问二号探测器研发配置了圆形柔性太阳翼。国家航天局还发布了天问二号探测器传回的圆形太阳翼展开的图片。
2025年7月1日,国家航天局发布行星探测工程天问二号探测器在轨获取的地月影像图。目前,天问二号探测器已在轨运行超33天,与地球距离超1200万千米,工况良好。
2025年10月1日,国家航天局发布行星探测工程天问二号任务探测器在轨飞行期间获取的探测器与地球合影图像。截至此时,天问二号探测器已在轨飞行125天,其间开展了采样装置展开、电子设备自检等在轨测试,各项状态正常;空间环境载荷开机探测,获取有效科学数据。当前,探测器与地球距离约4300万千米,与小行星
2016HO3距离约4500万千米,在轨飞行正常。此次发布的天问二号与地球合影图像由安装在探测器机械臂上的监视相机拍摄,鲜艳的五星红旗、白色的返回舱和远处蓝色的地球构成了一幅令人无限遐想的美妙画面。
总体任务
天问二号任务两个目标:一是对小行星2016HO3进行伴飞、取样并返回地球;二是前往主带彗星311P,开展科学探测。天问二号整个飞行过程复杂且精细,任务周期约10年,包含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。
探测任务
天问二号的目的地是两颗太阳系小天体,一颗是近地小行星——“地球准卫星”
2016HO3,另一颗是特殊的活跃小行星——“主带彗星”
311P。其任务是“双目标探测”,探测对象是近地小行星2016HO3,要实现于小行星2016HO3上面采样返回,“天问二号”在采样的时候,离地球大概4300~4500万千米,这将是中国首次从行星际拿回样品,“天问二号”在完成主任务之后,还争取去探测一个主带的小行星,叫
主带彗星。
天问二号任务将通过一次发射,实施小行星2016HO3伴飞、取样、返回和主带彗星311P伴飞探测等多项任务。2016 HO3的光谱特征表明,它属于S型小行星,其表面主要由硅酸盐岩石构成,成分与普通石质小行星的表层物质相似,可能覆盖着一层由撞击和空间风化形成的沙砾状岩屑。
天问二号将利用火星引力飞往彗星311P/PANSTARRS,拟于2032年抵达并对该彗星进行探测。
近地小行星探测
2016HO3是一颗距离地球数百万到数千万公里、轨道参数与地球几乎相同的绕太阳公转的小行星,是一颗近地小行星,更是一颗罕见的“地球准卫星”—它虽绕太阳公转,但轨道与地球高度同步,像地球的“小月亮”,研究它有助于理解近地天体演化等科学问题。截至2025年5月,天文学家已确认的“地球准卫星”只有7颗。根据已有研究数据,它体积不大,直径仅在40米至100米之间,属于S型小行星,其表面主要由硅酸盐岩石构成,成分与普通石质小行星的表层物质相似,可能覆盖着一层由撞击和空间风化形成的沙砾状岩屑。它的自转周期仅约28分钟,是已知自转速度极快的近地小行星之一。作为典型“地球共轨天体”,2016HO3可能保存着太阳系早期的原始物质,是研究小行星形成与演化的宝贵样本,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”;其特殊位置提供了探索地球轨道邻近空间环境与演化历史的独特窗口,具有极高科研价值。其道相对稳定,距离地球比较近,方便探测器采样并返回地球,这是把它当作任务目标的重要原因。
1、 测定2016HO3轨道参数、自转参数、形状大小和热辐射等物理参数。
2、 探测2016HO3形貌、表面物质组分、内部结构,获取小行星样品的背景信息。
3、 对2016HO3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:测定和研究小行星样品的年龄: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。
主带彗星探测
主带彗星311P是运行在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。科学家认为,311P或许是一颗被撞击碎裂后重新聚合的“碎石堆”小行星。它是人类确认的第七颗主带彗星,其直径约480米,公转周期约3.24年,拥有6条彗尾。作为连接小行星与彗星演化的关键“过渡天体”,311P可帮助人们描绘小行星与彗星之间的演化图像,揭示地球水来源,追溯太阳系早期水冰和有机物的分布。对主带彗星311P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。
1、 测定主带彗星133P的轨道参数、自转参数、形状大小和热辐射等物理参数。
2、 探测主带彗星133P形貌、表面物质组份、内部结构、临近空间环境,以及可能的水和有机物等信息。
深入科学研究
天问二号发射之后,经过约一年的巡航,首先抵达2016HO3附近进行伴飞探测,即利用搭载相机、光谱仪和穿透雷达等设备,对小行星进行类似“ct扫描”的全方位探测,包括测绘表面形貌、探测内部结构与周边空间环境等。随后,执行关键的采样任务,稳固附着、精准采样。采样完成后,把样本封装进返回舱并投递回地球,然后借助地球的引力弹弓“重新启航”,奔赴下一个目标311P。接近311P后,天问二号先进行近距离交会,收集这颗“主带彗星”附近的气体分子和空间尘埃。随后进入伴飞探测阶段,降至距其约20公里处,全面探测其物理特性、形貌、结构与成分、轨道动力学以及喷发物与空间环境等。
通过获取的数据信息,开展以下科学研究:
1、 揭示太阳系典型小天体的特征和演化机理
通过对近地小行星2016HO3和主带彗星133P的伴飞/原位探测以及2016HO3返回样品的实验室精细分析,开展近地和主带两个不同类型的典型目标小天体的综合研究,了解其形貌、组成、内部结构等特征,解译其形成和演化机理。
2、 探索太阳系形成早期的物质和生命信息
获取并分析太阳系形成之初的原始信息,开展比较行星学的综合研究,探讨揭示太阳系的形成与演化历史:开展小行星和彗星中可能的水、各类有机物与矿物质等综合研究,为生命起源这一重大科学命题的研究提供重要佐证。
3、 认知太阳风与小天体的相互作用过程
探测太阳风在行星际空间的传播和演化,研究小行星太阳风化作用和主带彗星大气层和电离层形成与演化,了解小天体尘埃的空间分布特征和动态变化。
这次“双目标探测”的两段任务可谓是一近一远、一冷一热。小行星2016HO3一直在地球附近“游荡”,而主带彗星311P则位于距离太阳非常遥远的小行星带。天问二号探测器飞向2016HO3,要经受住近地区域太阳高温的“炙烤”,而飞向主带彗星311P时。
天问二号的深空之旅旨在揭开太阳系小天体的关键谜题:行星如何形成、太阳系如何演化、生命与地球之水从何而来,以及它们对地球构成的潜在威胁与资源价值。在地球准卫星研究方面,这是“小投入、大产出”的科学机会。一方面,2016HO3可能保存着太阳系早期的原始物质,是研究小行星形成与演化的宝贵样本;另一方面,其特殊位置提供了探索地球轨道邻近空间环境与演化历史的独特窗口,若其起源自月球,更有助于揭示地月系统的撞击演化过程。从工程角度看,准卫星距离近、速度增量低、通讯便利,是“高性价比”的理想探测对象。在行星防御领域,中国的近地小行星防御演示任务计划采用“伴飞+撞击”双重手段改变小行星轨道,天问二号对40~100米级近地小行星的精细勘测能提供关键数据—比如辨别是松散碎石堆还是坚实岩石,这直接影响撞击偏转策略的制定。尽管2016HO3轨道安全,但类似尺寸的小行星数量众多,潜在撞击风险不可忽视。天问二号的探测数据将助力优化轨道预报和防御技术。在资源开发领域,小行星富含金属、稀有元素和水冰,虽采矿技术尚未成熟,天问二号样品和勘测成果将为未来采矿奠定基础。
2025年7月1日,国家航天局发布行星探测工程天问二号探测器在轨拍摄的地月影像图。此次发布的影像图包括器地距离约 59 万千米时获取的地球影像图和器月距离约 59 万千米时拍摄的月球影像图,回传地面后,由科研人员经处理制作而成。
搭载设备
针对2016HO3小行星和311P主带彗星科学探索任务,天问二号探测器搭载了11台科学载荷,对相关天体地貌、物质组分、内部结构、可能的喷发物以及轨道力学等方面开展研究。天问二号会使用多臂协作式小天体附着取样机器人机械系统,将自己固定在小行星表面再执行采样任务,目标是取得100克以上的小行星样品。采样完毕后,天问二号将样品交还地球需要大半年左右的时间。到了地球附近,天问二号会把装有小行星样品的
返回舱丢下来。
技术创新
总体设计
天问二号任务面临三大技术难关—超远距离通信、微引力环境下精确附着、小推力转移轨道设计。为此,中国科学家研发了“高精度相对自主导航与控制”“微引力天体表面采样”“轻小型超高速再入返回”“多模式长寿命高可靠电推进”等多项关键核心技术,为任务的成功实施提供坚实支撑。
此次任务实现中国首次超第二宇宙速度地球再入。返回舱与主探测器分离后,将以12km/s的速度弹道式再入大气,需承受12MW/㎡的最大热流,以及315MJ/㎡的最大加热量,并在约2马赫的速度下开伞,对返回舱的防热、隔热、结构强度以及气动过程的稳定性等设计,均大大超过以往任务的要求。为此,研发团队设计了“球锥大底+单锥后体”构型,以满足地球大气再入过程的减速阻力、飞行稳定性、气动加热等约束。
伴飞探测
由于小行星上没有重力,这意味着航天器无法环绕小行星飞行,只能在茫茫宇宙中追上它,与其一起飞行,并在伴飞的过程中进行附着,择机取样。
引力加速
天问二号采样完毕,运行到地球附近把返回舱丢下后并借着地球来一次引力加速,将自己弹向下一站旅途。这次引力加速非常必要,因为311P运行在主小行星带,比火星轨道还要靠外,所以天问二号要克服太阳引力才能抵达。预计天问二号从地球飞到311P,需耗费7年时间。
建设成果
2025年7月1日,国家航天局发布行星探测工程天问二号探测器在轨拍摄的地月影像图。此次发布的影像图包括器地距离约59万千米时获取的地球影像图和器月距离约59万千米时拍摄的月球影像图,回传地面后,由科研人员经处理制作而成。
2025年10月1日,国家航天局发布行星探测工程天问二号任务探测器在轨飞行期间获取的探测器与地球合影图像。目前,天问二号探测器已在轨飞行125天,其间开展了采样装置展开、电子设备自检等在轨测试,各项状态正常;空间环境载荷开机探测,获取有效科学数据。当前,探测器与地球距离约4300万千米,与小行星2016HO3距离约4500万千米,在轨飞行正常。此次发布的天问二号与地球合影图像由安装在探测器机械臂上的监视相机拍摄,鲜艳的五星红旗、白色的返回舱和远处蓝色的地球构成了一幅令人无限遐想的美妙画面。
总体评价
天问二号小行星取样返回任务将实验从地外天体采样返回技术,实现对该小行星的采样返回,这将是中国首次从行星际取回样品。 这也将成为
天问三号火星取样返回重要环节的先期验证。(中国新闻网 评)
天问二号对主带彗星311P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。(光明网 评)
获得荣誉
2025年12月24日,“天问二号成功发射我国开启小行星探测与采样返回之旅”入选中央广播电视总台发布的2025年度国内十大科技新闻。
2025年12月28日,入选中央广播电视总台发布的2025国内十大新闻。
2026年1月,入选2025年度央企十大国之重器。