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根據(jù)國際天文學(xué)聯(lián)合會（IAU）修訂后的行星定義，太陽系天體被分為行星、矮行星以及太陽系小天體。小天體主要包括小行星和彗星。其中，小行星是太陽系內(nèi)類似行星環(huán)繞太陽運(yùn)動，但體積和質(zhì)量比行星小的巖石或金屬天體。彗星是進(jìn)入太陽系內(nèi)，亮度和形狀隨日距變化而變化的繞日運(yùn)動天體，一般由彗核、彗發(fā)和彗尾等組成。主帶彗星是指運(yùn)行在小行星帶（火星與木星軌道間）內(nèi)的活躍小行星。

國外小天體探測典型任務(wù)概況

小天體探測已有30多年歷程。早期的探測任務(wù)只是飛掠探測，例如美國的“伽利略”（Galileo）任務(wù)，對木星進(jìn)行了探測。自20世紀(jì)90年代以來，小天體探測活動日益增多，共實(shí)施了6次以小行星探測為主要目標(biāo)的任務(wù)和3次以彗星探測為主要目標(biāo)的任務(wù)。2012年，我國的嫦娥二號月球探測器也實(shí)現(xiàn)了對圖塔蒂斯（Toutatis）小行星的飛掠探測。美國、歐洲、日本先后以飛掠、繞飛、采樣返回等多種方式完成了小天體探測。以下為幾種典型任務(wù)。

（1）任務(wù)1：美國“近地小行星交會”探測器

2000年2月14日，美國“近地小行星交會”（NEAR）探測器順利進(jìn)入距愛神（Eros）小行星表面35km的繞飛軌道，對其進(jìn)行了全面觀測，獲得了該小行星的體積、形狀、質(zhì)量分布、重力場、自轉(zhuǎn)、成分和地質(zhì)學(xué)數(shù)據(jù)等。探測器利用多光譜成像儀拍攝得到的數(shù)據(jù)，對小行星表面的撞擊坑進(jìn)行了觀測，其表面大部分區(qū)域有多個直徑小于1km的撞擊坑，以及大量分布不勻的由撞擊形成的巨石。

（2）任務(wù)2：日本隼鳥－1、2探測器

2005年9月12日，日本隼鳥－1（Hayabusa－1）探測器飛抵距離糸川（Itokawa）小行星表面高度20km的位置，成功傳回近距離拍攝的小行星圖像。同年11月，隼鳥－1自主控制下降、接觸糸川小行星，向表面射入5～10g的彈丸，用裝置收集了濺起的顆粒，成為世界上首個實(shí)現(xiàn)小行星取樣返回任務(wù)的探測器。由于探測器在軌發(fā)生故障，隼鳥－1于2007年4月25日才正式開始返回地球，歷時3年，于2010年6月13日成功降落在澳大利亞南部地區(qū)。地面對樣品容器進(jìn)行確認(rèn)后表明，只獲取了約1500個微米級顆粒。

2014年12月，日本發(fā)射了隼鳥－2探測器，并在2018年順利到達(dá)龍宮（Ryugu）小行星。經(jīng)過一年多近距離探測后，發(fā)射了小型撞擊器，探測器以“一觸即離”方式對撞擊后的新鮮表面進(jìn)行了采樣。2020年12月6日，返回艙順利著陸在澳大利亞南部地區(qū)，經(jīng)確認(rèn)獲取了約5.3g小行星樣品。

（3）任務(wù)3：歐洲“羅塞塔-菲萊”探測器

歐洲航天局（ESA）“羅塞塔-菲萊”(Rosetta-Philae)探測器是首次完成彗星表面著陸探測的探測器，開展了67P彗星的全球勘測，實(shí)現(xiàn)了低軌道繞彗核觀測和彗星表面著陸探測。探測器包括一個軌道器和一個著陸器。軌道器完成了彗星的全球近距觀測。在軌釋放“菲萊”著陸器實(shí)現(xiàn)著陸時，著陸器上的冷氣噴射裝置出現(xiàn)故障，最終著陸器經(jīng)歷兩次彈跳，以姿態(tài)傾斜過大的角度停留在彗星表面，偏離預(yù)定地點(diǎn)上千米左右。雖獲取了少量高分辨率圖像，但最后因?yàn)樘柗骞庹詹蛔悖茖W(xué)探測任務(wù)未能按照預(yù)期完成。

（4）任務(wù)4：美國“奧西里斯-雷克斯”探測器

2018年12月31日，美國的“奧西里斯-雷克斯”（OSIRIS-Rex，以下簡稱“奧西里斯”）探測器飛抵貝努（Bennu）小行星軌道并開展繞飛探測。2020年10月21日，探測器順利實(shí)現(xiàn)在夜鶯（Nightingale）采樣區(qū)的短時觸碰采樣。采樣過程中，探測器采用“氣體激勵”方式成功采集到了樣品。目前，探測器運(yùn)行在返回轉(zhuǎn)移軌道，計(jì)劃于2023年9月攜帶樣品返回地球。

國外小天體探測發(fā)展態(tài)勢

（1）小天體探測任務(wù)科學(xué)目標(biāo)亮點(diǎn)多，新技術(shù)帶動性強(qiáng)

小天體以其獨(dú)特的物理、化學(xué)和礦物質(zhì)特性，成為揭示太陽系起源及演化過程等重大科學(xué)問題的關(guān)鍵。如“羅塞塔-菲萊”探測器通過同位素測量，表明地球上的水并非來自于彗星，使科學(xué)家轉(zhuǎn)而思考地球上水的其他可能來源；隼鳥－1在地面實(shí)驗(yàn)室中對樣品進(jìn)行了氨基酸、多環(huán)芳香烴等有機(jī)化合物的分析測試，結(jié)果證明糸川小行星的有機(jī)化合物屬于非生物成因。隼鳥－2和“奧西里斯”任務(wù)也分別就小天體的形成過程、物質(zhì)組成等形成大量科學(xué)成果，發(fā)表在《Science》《Nature》等具有國際影響力的期刊上。

小天體探測任務(wù)周期長、目標(biāo)距離遠(yuǎn)、目標(biāo)特性具有較大不確定性，對探測器的軌道設(shè)計(jì)與優(yōu)化、新型推進(jìn)技術(shù)、自主導(dǎo)航與控制、探測器自主管理、微重力下采樣技術(shù)等均提出了更高要求，有利帶動了新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

（2）小天體探測已成為國際深空探測的新熱點(diǎn)

小天體探測任務(wù)以其獨(dú)特的科學(xué)價值和技術(shù)挑戰(zhàn)，得到了各主要航天國家的高度重視。美國國家航空航天局（NASA）規(guī)劃開展特洛伊(Trojan)小行星探測的露西（Lucy）任務(wù)和靈神星（Psyche）小行星探測任務(wù)。NASA與ESA將合作開展“小行星撞擊與偏轉(zhuǎn)評估任務(wù)”（AIDA） ，計(jì)劃撞擊雙體小行星中較小的一個目標(biāo)，并通過兩個小行星相對距離的變化評估撞擊的效果。日本與德國將合作開展法厄松（Phaethon）小行星探測任務(wù)，計(jì)劃2026年前后抵達(dá)該小行星附近，對其周圍的塵埃成分進(jìn)行探測。由此可見，小天體探測已成為主要航天國家深空探索領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)之一。

監(jiān)制/祁首冰