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天问二号任务整个飞行过程复杂且精细。据《环球时报》记者了解，根据任务规划，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。
天问二号任务示意图（图片来源：国家航天局）
其中，小行星探测包括9个阶段，大约耗时两年半的时间。发射段顺利完成后，探测器进入小行星转移段，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。主探测器则继续飞行，耗费数年时间前往主带彗星311P，开展后续任务。
“此次探测任务最大的挑战在于对探测目标知之甚少，以及长任务周期对探测器寿命的考验。”中国航天科技集团陈春亮接受《环球时报》记者采访时介绍称。目前人类对于天问二号探测的小行星2016HO3充满未知，对其外貌、成分与构造都不清楚，其表面究竟是平整的，还是凸起的，这些未知性给此次探测任务和采样工作都带来了很多挑战。此外，天问二号任务周期长达十年左右，这对探测器产品的寿命和可靠性提出了更严格的要求，这也是一个巨大的挑战。
小行星2016HO3的尺寸较小，目前的探测手段显示，它的直径在40-100米左右，采用地基望远镜很难观测。较小尺寸给小行星采样环节制造了极大的困难，中国航天科技集团曾福明向《环球时报》记者介绍称，与此前嫦娥五号和六号月球采样返回任务不同的是，嫦娥探测器是在月球表面有重力环境下进行采样，此次小行星采样则是在微重力环境下进行。如果2016HO3表面坚硬易造成探测器反弹，而表面松散又容易导致探测器下陷，这要求探测器的控制必须足够精确、恰到好处。国家航天局探月与航天工程中心副主任、天问二号任务新闻发言人韩思远介绍称，天问二号项目团队设计了三种采样方式，除了触碰采样方式外，天问二号任务还将实施悬停采样、附着采样。
此外，针对目标天体特性未知等难题，探测器还计划采用“边飞边探边决策”的策略，从距离目标天体约2000公里开始，基本自主开展目标天体精准捕获、逐步接近、科学探测和样品采集。
陈春亮称，“此次任务对于探测器的自主能力有更高的要求，天问二号需要飞得很远，我们不可能实时获取它的消息，天问二号可能需要自己去处置很多情况。”
执行此次发射任务的长征三号乙运载火箭（简称“长三乙火箭”）此前曾参与过北斗组网、嫦娥探月、高分观测等多个国家重大工程的发射任务。作为一种高轨道大推力运载火箭，长三乙火箭主要用于发射地球同步转移轨道卫星，还可执行一箭多星发射或其他轨道卫星的发射任务。
作为“金牌火箭”长征三号甲系列运载火箭三兄弟中“力气最大”的一款火箭，长三乙火箭在经过型号团队2020年开始实施的运载能力与可靠性“双提升”工程后，火箭运载能力和可靠性进一步提升，其地球同步转移轨道运载能力已提升至5.55吨，与天问二号探测器质量要求更为贴合。
据《环球时报》记者了解，本次任务是长三乙火箭首次执行地球逃逸轨道发射任务。在以往执行的发射地球轨道范围内载荷的任务中，长三乙火箭分离速度仅需达到第一宇宙速度，即每秒7.9千米。但在此次任务中，天问二号探测器与长三乙火箭分离时速度必须要超过每秒11.2千米的第二宇宙速度，才能使天问二号探测器进入地球逃逸轨道。这需要极高的速度和能量。
在综合考量火箭运载能力、履约能力和可靠性等因素后，长三乙火箭成为此次小行星探测之旅最理想的“专属座驾”。
不仅如此，天问二号探测的小行星本身体积小、质量小、引力弱，捕获难度大，对火箭入轨精度要求极高。此次任务中，长三乙火箭入轨速度达到每秒11.2千米的同时，速度偏差不能超过1米，否则可能会造成“天问二号”探测器与目标行星百万公里的级差。
“一个物体高速运动必然也更难控制，此次发射的天问二号探测器是迄今为止我国发射的探测器中飞行速度最快的，与此同时它也是对入轨精度要求最高的探测器之一。它的入轨精度比以往探测器的要高一倍。”中国航天科技集团魏远明在接受《环球时报》记者采访时介绍称，对于火箭发射系统而言，在极高的速度和能量之下，确保火箭以极高的精度入轨是此次任务主要难点之一。
他将这个过程的难度比喻为“让一辆高速行驶的汽车直接精准漂移入库停车，或是在北京投出一个篮球，准确命中位于上海的一块篮球场上的篮筐”。
