中国深空探索迈出了新的步伐。2025年5月29日，“天问二号”从西昌启程，赶赴一场为期10年的星辰大海之旅。它首先将飞向近地小行星“2016HO3”，实施探测、取样并返回地球的系列任务，随后再对主带彗星“311P”开展科学探测。

从“慧眼”到“外衣”，再到亿万公里的精准导航，来自中国科学院上海分院5家研究所的科研成果和先进技术将助力“天问二号”遨游太空并完成艰巨的任务。

剑指小行星和主带彗星

从“天问一号”的火星之旅到“天问二号”的小行星之旅，中国深空探测任务的难度不断提升。

“天问二号”总的任务周期大约是10年，其中约两年半时间用来完成对小行星“2016HO3”的伴飞、取样并返回地球。这颗小行星位于距离地球数百万到数千万公里的深空中，是人类发现的第一颗地球准卫星——一颗轨道参数与地球几乎相同的绕太阳公转的小行星。科学家认为，这类小行星保留着太阳系诞生之初的原始信息。此外，小行星可能蕴藏水冰、贵金属等资源；部分小行星表面尘埃中则可能含有的有机物，是探索生命起源的独特窗口。

传统理论认为，彗星一般来自太阳系边缘，包含着大量的冰物质。当它们靠近太阳时，内部冰物质受热蒸发，会形成壮丽的彗尾。但在火星与木星轨道之间小行星带中，还有一类既有彗星物质构成特征又有小行星轨道特征的小天体，被称为“主带彗星”。此次“天问二号”将探索的“311P”是人类确认的第七颗主带彗星。

据介绍，“天问二号”将面对导航难、取样难、返回难和转移难等多道难关。上海科技力量将助力“天问二号”渡过重重难关。

长达10年的精准导航

“2016HO3”位于距离地球数百万到数千万公里的深空中，距离地球最近的时候也相当于地月距离的大约40倍，而它的大小相当于一个足球场。要在茫茫宇宙中精准地飞向一个“足球场”，需要踢出远比梅西精准的“脚法”。此外，“天问二号”整个任务周期长达约10年，远离地球5亿公里，包含多个关键段，面临信号极其微弱、飞行控制过程复杂、测定轨精度要求高等挑战。

在跨越亿万公里的星际征途中，精准导航决定了成败。从“天问一号”到嫦娥探月，中国科学院上海天文台的甚长基线干涉测量（VLBI）一直在精准导航中发挥着关键作用。在“天问二号”任务中，上海天文台VLBI测轨分系统将首次使用长白山（长白站）和日喀则（珠峰站）两个新建40米望远镜执行任务，与现有的上海天马（65米）和新疆乌鲁木齐（26米）观测站联合观测，并和经过升级后的上海VLBI中心共同构成了新的“四站一中心”VLBI测轨网络。

与之前的探月和深空探测任务相比，“天问二号”任务VLBI测轨分系统面临着新的技术难点：一是探测器飞行时间更长，接收信号更加微弱；二是飞行控制复杂，测定轨难度大。为此，上海天文台VLBI测定轨团队展开了一系列研究，包括小行星弱引力场下的轨道确定技术、相位参考VLBI观测和数据处理技术，以及相关软件的开发。VLBI分系统将首次以总体计划模式控制观测和数据处理，提高数据处理的灵活性和多任务处理能力。

“慧眼”看清成分和距离

在观测小行星和彗星，以及从小行星取样回地球的过程中，中国科学院上海技物所研制的可见红外成像光谱仪是核心科学载荷之一、远距离测距敏感器是重要工程载荷之一。

可见红外成像光谱仪将肩负起解析小行星物质成分的重任，为揭开太阳系起源之谜提供关键数据。面向百米尺度天体目标的高效观测任务需求，该光谱仪通过配置可见至中波红外光谱范围的光谱成像能力，在强资源（重量与功耗）约束条件下，实现高空间/光谱分辨率、高灵敏度的可见至中波红外宽谱段的光谱成像探测，可有效对存在特定光谱特征的硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氧化物等矿物，以及水冰等物质成分进行识别与制图，为解析近地小行星“2016 HO3”和主带彗星“311P”的物质组成提供全新视角。

远距离测距敏感器是“天问二号”探测器的重要载荷之一。在“天问二号”飞越、伴飞、附着、采样返回等阶段，远距离测距敏感器将对探测器与目标天体的相对距离进行测量，提供测距数据给探测器进行导航。该敏感器上的关键光源组件——激光器，由中国科学院上海光机所研制。此外，上海光机所还研制了双谱段脉冲光纤激光器，搭载在卫星激光一体化导航敏感器上，在接近小行星时对其地表进行扫描测绘。

披上多层功能防护“外衣”

在环境恶劣的太空中，“天问二号”需要披上层层功能防护“外衣”。其中，中国科学院上海有机所研制生产的多种型号有机热控涂层用于“天问二号”设备外表面，在太空极端环境中利用不同太阳吸收率和热辐射率的涂层来调节其热平衡温度，以保证探测器在合适的使用温度内工作。

上海有机所有机温控涂层研制组是上世纪60年代为满足我国第一颗人造卫星“东方红一号”研制而成立的。几十年来，几代研制组科研人员克服了大量技术和装备上的困难，团结协作，刻苦攻关，研制出几十种不同用途的有机温控涂层，应用于我国已发射和在研的各类卫星和航天器型号上。

中国科学院上海硅酸盐所研制的多种型号二次表面镜和薄膜用于“天问二号”的热控系统及有效载荷；研制的光亮阳极氧化热控涂层及微弧氧化热控涂层用于“天问二号”电推进器，保障了航天器的精准热控和绝缘；研制的姿控发动机高温抗氧化涂层保障了航天器准确入轨、变轨和安全着陆。

上海硅酸盐所是国内最早开展特种无机热控涂层材料研究的单位，自我国第一颗人造卫星“东方红一号”用铝光亮阳极氧化无机热控涂层研制任务开始，承担了我国几乎所有型号航天器用特种无机热控涂层的研制和生产任务。

（来源：上海市科学技术协会网站）