2025年10月1日，我国国家航天局发布的一组“宇宙级合影”刷爆全网——天问二号探测器调用机械臂上的监视相机📷️，捕捉到了鲜艳的五星红旗与蓝色地球同框的画面并传回地球，白色返回舱在深空背景下格外醒目。
这张跨越4300万公里的影像，不仅是对国庆的特殊献礼，更标志着中国行星探测工程已进入“多任务并行、跨天体探索”的新阶段。
从天问二号的小行星采样之旅，到两年后天问三号的火星“往返票”，再到四年后天问四号对木星、天王星的深空远征，中国航天正以清晰的节奏，揭开太阳系更多未知的面纱。
天问二号：4300万公里外的“小行星猎手”，2027年底带样本回地球作为中国首个小行星探测任务，天问二号自2025年5月29日从西昌卫星发射中心升空以来，已在轨稳定飞行125天。截至10月，它与地球保持着约4300万公里的距离，与目标小行星2016HO3的距离约4500万公里，正沿着地球至小行星的转移轨道稳步推进。
这个被称为“地球准卫星”的小行星2016HO3，是人类目前发现的最稳定的地球伴随天体之一，其轨道与地球同步绕太阳运行，就像地球的“小跟班”，这为天问二号的探测和采样提供了相对友好的条件。
天问二号的任务难度远超此前的月球探测和火星环绕任务。它需要通过一次发射完成“探测-采样-返回-再探测”四项核心任务：先对小行星2016HO3进行伴飞、成像、探测，随后利用机械臂完成弱引力天体表面取样（取样量预计为数百毫克至1克），并将样本封装进返回舱。
2027年底，返回舱将独自脱离探测器，以“半弹道跳跃式”再入地球大气层，最终在内蒙古着陆场完成回收。
之后天问二号的主探测器则会继续飞向约3亿公里外的主带彗星311P，开展彗星形貌、物质组分及喷发活动的探测——这是人类首次在单次任务中实现“小行星采样返回+彗星探测”的双重目标。
为实现这些复杂操作，天问二号搭载了11台先进科学设备，涵盖光学、雷达、粒子探测等多个领域。其中，激光一体化导航敏感器能让探测器在没有地面实时测控的情况下，自主判断与小行星的相对位置；多光谱相机📷️和可见红外成像光谱仪可绘制小行星表面矿物分布图；探测雷达则能穿透小行星表层，分析其内部结构。
目前，探测器已完成采样装置展开、电子设备自检等在轨测试，空间环境载荷也已开机获取太阳风、高能粒子等科学数据，所有状态均符合预期。正如任务总指挥长、国家航天局局长单忠德所言，天问二号的每一步都在“突破关键技术、积累深空经验”——比如弱引力天体自主导航、小推力发动机长寿命工作、样本在轨封装与返回舱热防护等技术，都将为后续火星、木星探测奠定基础。
天问三号：2028年发射，2031年带火星样本回家，开放20公斤资源邀国际合作如果说天问二号是“小行星猎手”，那么两年后（2028年前后）发射的天问三号，将成为中国首个“火星快递员”——它计划在2031年前后携带至少500克火星样本返回地球，这有可能会促使我国成为首个实现火星采样返回的国家，也将填补人类对火星实地样本研究的空白。
天问三号的任务设计堪称“航天工程的精密交响乐”。它采用“双探测器组合体”架构，需要通过两次长征五号运载火箭发射：第一次发射“轨返组合体”（轨道器+返回器），使其进入高度约350公里的环火圆轨道，轨道器将承担火星全球探测、与上升器交会对接、携带返回器返回地球的任务，设计寿命不少于5年。
第二次发射“着上服组合体”（着陆器+上升器+『服务器』），着陆器将在火星乌托邦平原南部或埃律西昂平原等预选区域软着陆，随后通过三种方式完成采样：机械臂在1.5米半径范围内铲取地表土壤，钻机钻至2米深提取深层岩石（避免火星表面氧化层干扰），小型移动采样器则可在着陆点周边数百米内收集特殊岩石样本。
采样完成后，最关键的“火星轨道交接”环节将上演：上升器从火星表面起飞，进入环火轨道与轨返组合体对接，将样本转移至返回器；之后，轨道器携带返回器踏上约7个月的地火转移之旅，返回器再以“深空跳跃”方式穿越地球大气层，最终着陆回收。
整个过程需突破火星起飞、环火交会对接、行星际高速再入等多项“卡脖子”技术，其中火星起飞是最大难点——由于火星大气稀薄，上升器无法像地球火箭那样依靠大气产生的升力，必须采用大推力、高精度的固体火箭发动机，且全程需自主控制，地面测控信号单程传输时间超过20分钟，无法实时干预。
值得关注的是，天问三号从设计之初就秉持“国际合作”理念。2025年4月24日第十个中国航天日当天，国家航天局发布《天问三号火星取样返回任务国际合作机遇公告》，开放探测器20公斤质量资源——其中轨道器15公斤、『服务器』5公斤，邀请国际伙伴搭载科学载荷。
目前，合作意向申报已进入关键阶段，预计2025年10月确认搭载项目，2027年内完成正样产品交付。这种开放姿态不仅能整合全球航天资源，更能让人类对火星的认知突破“单一国家视角”，比如欧洲空间局已表达兴趣，计划搭载火星大气成分探测设备，与中国共同研究火星大气逃逸机制。
天问四号：2030年远征木星、天王星，顺路探测『金星』，挑战“太阳系长跑”如果说天问二号和三号还在“地球近邻”活动，那么2030年前后发射的天问四号，将开启中国航天的“太阳系远征”——它是中国首个木星及天王星探测任务，探测器命名为“甘德”（纪念中国古代天文学家，据传其最早用肉眼观测到木星卫星），计划从文昌卫星发射中心出发，利用长征五号运载火箭的运力，实现“『金星』飞掠+木星环绕+木卫四探测+天王星飞掠”的超长距离探测任务，整个任务周期预计超过10年，探测距离将突破20亿公里。
天问四号的科学目标聚焦于太阳系外行星系统的形成与演化：对木星，重点研究其磁层结构（木星磁层是太阳系最大的磁层，比地球磁层大100倍）、木卫四的大气与表面冰层（木卫四表面覆盖着厚达100公里的冰层，冰层下可能存在液态海洋，是寻找地外生命的潜在目标）。
之后天问4号会利用木星的引力弹弓效应前往天王星，到达后将对天王星首次获取其大气成分、磁场结构及光环系统的高清数据——天王星是太阳系唯一“躺着转”的行星（自转轴倾角98°），其独特的自转方式和大气成分（以氢、氦为主，含甲烷）一直是天文学界的研究热点，但人类至今仅在1986年由“旅行者2号”飞掠探测过一次，数据极为有限。
此外，天问四号在飞往木星的途中，因为加速需要会前往内太阳系的『金星』附近，利用『金星』的“引力弹弓”效应加速，这时它还将对『金星』进行飞掠探测，补充『金星』大气逃逸、表面地质活动的观测数据，为研究类地行星的“宜居性演化”提供对比样本。
为应对超长距离探测的挑战，天问四号采用“多模块组合”设计：探测器包含木星环绕器、木卫四环绕器和天王星飞掠探测器，还可能搭载木卫四着陆器和中继卫星。
其中，木星环绕器将进入约10万公里的环木轨道，利用高能粒子探测器、磁强计等设备研究木星磁层；木卫四环绕器将降轨至近木卫四轨道，通过可见光成像仪、近红外光谱仪绘制冰层厚度图，若条件允许，着陆器将尝试在木卫四表面软着陆，开展冰层钻探和成分分析；天王星飞掠探测器则会在接近天王星时，开启所有科学载荷，在数小时内完成数据采集，随后继续飞向太阳系边缘。
这种跨天体探测对探测器的可靠性、能源供应和测控通信提出极高要求。天问四号将采用放射性同位素热电发生器（RTG）供电——利用钚-238衰变产生的热量转化为电能，可在远离太阳、光照微弱的深空环境中持续工作；测控方面，将依托中国深空测控网（包括喀什、佳木斯、阿根廷深空站）和国际测控合作，解决20亿公里外的信号传输问题（信号单程传输时间超过16小时）。
正如航天专家所言，天问四号的任务不仅是“探测行星”，更是对人类深空探测技术极限的挑战，它将验证超长寿命探测器设计、星际轨道优化、深空自主控制等关键技术，为未来探测土星、海王星甚至太阳系外天体积累经验。
中国深空探测将开始领跑全球从天问二号的“小行星取样”，到天问三号的“火星往返”，再到天问四号的“木星-天王星远征”，中国行星探测工程已构建起“从近到远、从简单到复杂、从单次任务到多目标协同”的发展路径。
这三条并行的探测主线，不仅将填补人类对太阳系认知的多项空白——比如小行星2016HO3的起源、火星中低纬度样本的成分、天王星的磁场结构，更将推动中国航天在深空探测领域实现从“跟跑”到“并跑”再到“领跑”的跨越。
“天问”之名源自我国先秦诗人屈原的长诗，当今中国人的探索精神，正跨越千年时空与古人的“问天”情怀共振。当天问二号的返回舱在2027年底带回小行星样本，当天问三号的返回器在2031年卸下火星“快递”，当天问四号在2040年前后向地球传回天王星的高清图像时，人类对宇宙的认知边界，也将因这些来自中国的探测任务而不断拓展。
消息来源：今日霍州10月1日报道《五星红旗与地球同框 国家航天局发布天问二号最新影像》
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