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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。
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。
