2025年10月1日，我国国家航天局公布了一组“宇宙级合照”，瞬间在网络上引起轰动——天问二号探测器用机械臂上的监控相机，拍下了那鲜亮的五星红旗和蔚蓝的地球一同出现在画面上的景象，还顺利传回了地球，白色的返回舱在浩瀚的深空中格外抢眼。

这张跨越4300万公里的照片，不仅算是对国庆的一份特别祝福，也意味着中国的行星探测项目正式迈入“多任务同时进行、跨天体探索”的新阶段。

从天问二号的小行星采样，要到两年后天问三号的火星“来回票”，再到四年后天问四号对木星、天王星的深空远征，中国航天正按着明确的节奏，逐步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

天问二号作为中国的头一份小行星探索任务，自2025年5月29日从西昌卫星发射中心升空，已经在轨道上平稳飞行了125天。到十月为止，它与地球的距离大概在4300万公里左右，距离目标小行星2016HO3也差不多4500万公里，正沿着地球到小行星的转移路径稳步前进。

这个名叫2016HO3的“地球准卫星”，是目前人类发现的最稳定的地球伴星之一。它绕太阳的轨道和地球同步，就像是地球的“小跟班”似的，提供了一个相对便利的环境，方便天问二号进行探测和采样工作。

天问二号的任务要比以前的月球探测和火星环绕要难得多。这次它得一次发射，就搞定“探测-采样-返回-再次探测”这四个关键步骤。先是跟着小行星2016HO3一起飞，拍照、探测；接着用机械手在这个微引力天体上采些样本，估计取样量在几百毫克到1克左右，然后把样本装进返回舱，准备返回地球。

到2027年底，返航舱会单独从探测器上剥离出来，然后采取“半弹道跳跃式”方式重新进入地球大气层，最后在内蒙古的着陆场顺利回收。

接下来，天问二号的主探测器会继续朝着大约3亿公里外的主带彗星311P前进，进行彗星的外观、物质构成以及喷发行为的探索。这也是人类首次在一趟任务里同时实现“小行星采样返回”和“彗星探测”这两个目标。

为了完成这些复杂任务，天问二号配备了11台尖端科学仪器，涉及光学、雷达、粒子探测等多个方面。其中，激光一体化导航器能让探测器在没有地面实时控制的情况下自主判定与小行星的相对位置；多光谱相机和可见红外成像光谱仪则可以绘制出小行星表面的矿物分布图；而探测雷达则能够穿透小行星表层，研究其内部结构。

目前，探测器已经完成了采样装置的展开和电子设备的自检等在轨检测工作，空间环境载荷也已经启动，获取了太阳风、高能粒子等科学参数，各方面表现都挺符合预期。就像任务总指挥长、国家航天局局长单忠德说的，天问二号每一步都在“突破关键技术、积累深空经验”——比如弱引力天体的自主导航、小推力发动机的长效运行、样本在轨封装以及返回舱的热防护技术，这些都为未来火星、木星探测打下了坚实的基础。

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

要说天问二号是“‘小行星’搜寻者”，那么两年后，也就是大概在2028年前后发射的天问三号，就会变成中国第一个“火星快递员”啦——它打算在2031年前后带回至少500克的火星样本，这么一来，我国或许就能成为全球第一个完成火星采样返回的国家，还能填补人类对火星实地样本研究的空白。

天问三号的任务安排可以说是“航天工程的精妙交响乐”。它采用“双探测器组合体”的架构，得需要两次用长征五号火箭把它送上天：第一次发射“轨返组合体”（轨道器加返回器），让它进入大约350公里的环火圆轨道，轨道器的职责是进行全球火星探测、与上升器会合对接，还要携带返回器将样本送回地球，设计寿命不少于五年。

第二次发射的“着上服组合体”，包括着陆器、上升器和服务器，会选择在火星乌托邦平原南部或埃律西昂平原这些预先规划的地点温柔着陆。着陆后，它会用三套方法进行采样：机械臂能在半径1.5米范围内扒拉地表土，小钻机则会钻到2米深，采集深层岩石样品，以避开火星表面氧化层的干扰。而那台小型移动采样器可以在着陆点附近几百米范围内挑选特别的岩石样本。

采集完毕后，最关键的“火星轨道交接”环节就要开始了：上升器从火星表面起飞，进入环火轨道，与轨返组合体进行对接，把样本转移到返回器上。接着，轨道器带着返回器开始大约7个月的地火转移任务，等到抵达地球时，返回器会用“深空跳跃”的方法穿越大气层，最终安全降落，迎来回收。

整个操作得突破不少关键技术，比如火星起飞、环火交会对接和高速行星际再入等几个“难点”上面，最麻烦的当属火星的起飞了——因为火星那边的大气稀薄得很，像地球的火箭可不是在火星上能那么随便依靠大气来帮忙推升，得用大推力、高精准的固体火箭发动机，整个过程还得自己完全掌控。地面那头的测控信号传递时间单程就超过20分钟，根本没法实时干预。

得说，天问三号从一开始设计就牢牢抱着“国际合作”的想法。到2025年4月24日，也就是中国航天日的第十个年头，国家航天局推出了《天问三号火星取样返回任务国际合作机遇公告》，大方放出探测器20公斤的资源——包括轨道器15公斤、服务器5公斤，诚意邀请国际伙伴们一块儿搭载科学设备。

现在，合作的意向申报已经进入了关键期，估计到2025年10月会确认搭载项目，2027年前完成正样的交付。这种挺开放的态度，不仅能整合全球的航天资源，还能帮助人类打破“单一国家视角”对火星的认知，比如欧洲空间局已经表现出兴趣，打算搭载火星大气成分测量设备，跟中国合作研究火星大气流失机制。

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，那到2030年前后发射的天问四号，意味着中国航天要开启“太阳系远征”啦。这也是中国首个木星和天王星的探测任务，名字叫“甘德”，是为了纪念中国古代天文学家，据说他用肉眼最早观察到了木星的卫星。计划从文昌卫星发射中心出发，搭乘长征五号运载火箭，完成“金星飞掠+木星环绕+木卫四探测+天王星飞掠”的超远距离探索，大概用时超过10年，探测距离还会突破20亿公里。

天问四号的科学使命主要集中在研究太阳系外行星系统的形成和变化，比如对木星的深入探索，特别是关注它的磁层结构（木星的磁场是太阳系中最大的，比地球磁场大上一百倍）以及木卫四的气氛和表面冰层（木卫四表面铺满了厚达一百公里的冰层，冰层下或许藏着液态海洋，有望成为寻找地外生命的潜在地点）。

之后，天问四号会借助木星的引力弹弓效应，朝天王星前进，到了天王星后，首次会获取它的大气成分、磁场结构和光环系统的高清数据。天王星可是太阳系里唯一“躺着转”的行星（自转轴倾角差不多有98度），它那独特的自转姿势以及主要由氢、氦组成的大气（还含有甲烷），一直是天文学研究的焦点。不过，人类到头来仅在1986年由“旅行者2号”飞掠过一次，所获数据那是不多。

再说，天问四号在奔向木星途中，为了增强速度，会绕着金星转一圈，利用金星的“引力弹弓”把它的速度提升上去。同时，这次飞掠也会对金星进行一些探测，收集金星大气层流失和表面活动的相关信息，为研究类地行星的“适居性演变”提供一些对比资料。

为了应付长距离探测的难题，天问四号用上了“多模块拼装”这个方案：它的探测器里边，既有木星的环绕器，也有木卫四的轨道飞行器，还可能配备天王星的飞掠探测器，还可能搭载木卫四的着陆器以及中继卫星。

木星环绕器会进入大约10万公里的环木轨道，利用高能粒子探测仪和磁强计等设备，研究木星的磁场环境；木卫四的环绕器则会降到离木卫四更近的轨道，用可见光成像仪和近红外光谱仪绘制冰层的厚度地图，条件允许的话，着陆器还会在木卫四表面软着陆，进行冰层钻探和成分分析；天王星的飞掠探测器在接近天王星时，将开启所有科学载荷，几小时内完成数据采集，然后继续朝太阳系边缘推进。

这次跨星际的探测对探测器的可靠性、能源供应以及测控通信的要求可真不低。天问四号会用放射性同位素热电发生器（RTG）作为电源——利用钚-238衰变产生的热能变成电，再，在远离太阳、光线微弱的深空中，能坚持工作。测控方面，要依靠中国深空测控网（包括喀什、佳木斯、阿根廷深空站）加上国际合作，把信号稳定传回来，距离20亿公里，传输时间至少要16个小时呢。

航天专家指出，天问四号的任务不仅仅是“探测行星”，更是向人类深空探测技术的极限发起挑战。这次任务将检验超长寿命探测器的设计方案、星际轨道的优化策略，以及深空自主控制等核心技术。这些经验都将为未来探索土星、海王星甚至太阳系外的天体提供宝贵的借鉴和积累。

中国深空探测将开始领跑全球

从天问二号进行的小行星取样，到天问三号完成的火星往返任务，再到天问四号展开的木星和天王星远征，咱们的行星探测工程逐步搭建起了一条“由近到远、由易到难、由单一任务到多目标协作”的成长路线。

这三条同步进行的探测路线，不仅会弥补人类对太阳系一些尚未了解的谜团，比如小行星2016HO3的来源、火星中低纬度地区样本的成分、天王星的磁场结构，还会推动我国航天在深空探索方面实现从“跟随”到“并驾齐驱”，再到“引领”的重大飞跃。

“天问”这个名字，起源于我国先秦时期诗人屈原的长篇佳作，如今中国人的探索之心，也穿越千年光阴，与古人那股“问天”的情怀共鸣。当天问二号的返回舱在2027年底把小行星样本带回时，天问三号的着陆器在2031年完成向火星“快递”的任务，天问四号在2040年前后向地球传来天王星的高清图像……一系列的探测行动，将不断拓宽我们对宇宙的认知边界，也让中国在深空探测方面的脚步逐步迈向领跑。