凌晨升空！开启十年“追星”之旅，天问二号到底有多牛？-

5月29日1时31分，我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。

天问二号主要任务目标是对小行星2016HO3进行探测、取样并返回地球，此后再对主带彗星311P开展科学探测。小行星2016HO3是人类目前发现的地球准卫星之一。

天问二号任务工程目标：

一是突破弱引力天体表面取样、高精度相对自主导航与控制、小推力转移轨道设计等一系列关键技术。

二是为小行星起源及演化等前沿科学研究提供探测数据和珍贵样品。

科学目标则聚焦于测定小行星和主带彗星的多项物理参数：

一是测定小行星和主带彗星的轨道参数、自转参数、形状大小、热辐射特性等物理参数，开展轨道动力学研究。

二是开展小行星和主带彗星的形貌、物质组分、内部结构以及可能的喷发物等研究；

三是开展样品的实验室分析研究，测定样品物理性质、化学与矿物成分、同位素组成和结构构造，开展小行星和太阳系早期的形成与演化研究。

天问二号任务周期约10年 包含13个飞行阶段

此次发射任务圆满成功，仅仅是天问二号任务漫长探测过程的“第一步”。天问二号任务技术难度大，工程风险高，共包含发射段、小行星转移段、小行星接近段、小行星交会段、小行星近距探测段、小行星采样段、返回等待段、返回转移段、再入回收段、主带彗星转移段、主带彗星接近段、主带彗星交会段、主带彗星近距探测段等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。

小行星2016HO3采样方式示意。资料来源：《我国小天体探测任务设想》

“四川智慧”保驾护航 “精测妙控”天问二号

瞄准主要探测目标，天问二号的“探星”之旅并不容易。在伴飞、着陆、返回等旅程中，“四川智造”将如何为其保驾护航，确保信息的高效接收？

专家介绍，本次任务最大的特点是执行双任务，且到2034年才结束，任务持续时间长达9年半，这也将是中国航天史上任务周期最长的一次任务。

具体来说，任务涉及火箭发射、探测器入轨、轨道转移、探测器着陆、探测器采样和返回等环节，由运载火箭、发射场、探测器、测控通信和地面应用等多个分系统来保障执行。

其中，在川央企中国电子科技集团公司第十研究所（以下简称中国电科十所）深度参与，负责测控通信分系统中重要地面测控站——佳木斯66米深空站的研制建设。

具体来看，首先在火箭发射阶段，需要地面对探测器持续接力跟踪，监测探测器入轨姿态是否正常等。“大家从直播中听到的‘遥测信号正常’、‘跟踪正常’，说的就是这个阶段。”中国电科十所航天测控设计师卢欧欣说，从这个阶段开始，十所研制的测控系统便参与到任务中来。

在探测器入轨后，就需要用到外形酷似一口“大锅”的佳木斯66米深空站。这一重要测控站点是任务中测控通信系统里最耀眼的“明星”之一，继参与前期嫦娥系列任务和“天问一号”任务后，再次扛起大梁。

卢欧欣介绍，佳木斯66米深空站作为主力测控站点，在其他陆海测控站的配合下，发挥着超强“听诊器”“遥控器”等作用，为天问二号着陆小行星提前注入指令数据，进行轨道和导航控制。

比如在上行通信时，它向探测器发送遥控指令，让其完成调整姿态、轨道修正、点火制动等动作；下行通信的时候，进行遥测数据传输，除了探测器平台自己的健康数据，还有其搭载的载荷数据、相机和红外设备等数据，同时还要完成双向测量，包括对探测器径向速度和距离的测量。

那怎么办？答案不外乎提高通信性能。为此，中国电科十所团队从多方面努力——

首先是高增益天线，也就是通过增大天线口径来提升信号接收增益，同时保证天线的高精度指向。因此，佳木斯深空站采用了66米口径的巨型抛物面天线和多项关键技术，确保天线不仅增益高，并且指得准。

其次在接收链路设计中，要尽可能降低噪声，提升信噪比（备注：信号与干扰加噪声比是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号的强度的比值），这也是深空通信要解决的核心问题之一。“为了把接收系统的噪声温度降至极低，我们采用了超低温冷却的放大器。”卢欧欣说。

此外，还要对信号进行稳定可靠地跟踪解调，这就需要用到基带信号处理设备。比如，研究人员运用极窄带宽高阶锁相环技术，进行信号相位跟踪和相关解调；利用高编码增益信道编译码技术等，提升低信噪比下的解调性能。