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抵达火星!天问一号教你三步到火星

  抵达火星!天问一号教你三步到火星

  中新社北京2月10日电 (郭超凯 郑莹莹)2月10日,天问一号火星探测器顺利实施近火制动,完成火星捕获,正式踏入环火轨道。天问一号之所以能成长为奔火路上的“行家里手”,离不开中国航天科技集团五院总体设计部轨道设计团队的星际引航“三步走”。如何熟练应对“奔火高速”的路况,如何打好“漂移”、踩好刹车,如何识别多样复杂的环火轨道,里面的学问可不少。

  第一步:做好导航 掌握漂移技巧

  自2020年7月23日发射以来,天问一号已经完成4次轨道中途修正和1次深空机动。与嫦娥系列探测器在地月空间飞行不同,天问一号在发射升空3天后已彻底脱离地球引力场。因此,为了确保它能够顺利奔火,五院总体设计部轨道设计团队为它设计了最优的飞行轨道,制定详细、全面的控制策略,助力天问一号在导航中精准飞行。

  在地火转移的高速路上,天问一号长期处于无动力飞行状态,难免会受到入轨偏差、控制偏差和其他摄动因素的影响,与预定轨道产生一定的偏离。为了更接近理论轨道飞行,它需要轻转“方向盘”、慢踩“油门”,即通过中途修正的方式来进行飞行方向和速度的细节调整,从而实现精细跃动、高速奔火。

  在高速奔火的路上,深空机动是天问一号需要掌握的漂移技巧。与中途修正相比,深空机动是控制量更大的轨控动作,使探测器通过一次大转弯、大漂移,从地球的公转面进入到火星的公转面上。

  第二步:做足预案 精准踩下刹车

  天问一号探测器需要准确识别通往火星的“高速路标”并刹车慢行,在通往环火轨道的“匝道”上谨慎行驶。天问一号近火制动只有一次机会,一旦错过,下一次合适的窗口期要等到2033年。

  “对于轨道设计来说,近火制动这脚刹车力道大小是极为考究的。踩得太轻,就会飞离火星;踩得太重,则会对后面的飞行时序产生巨大影响。”天问一号轨道主管设计师高珊用生动的比喻来描述近火制动。

  另一个对轨道控制带来巨大挑战的是通信延时。由于探测器距离地球太过遥远,踏入环火轨道的天问一号与地球的通信延迟超过10分钟,这意味着无法对火星捕获情况进行实时监控,快速应对。

  第三步:多轨调整 减速完成泊车

  尽管已经做了充分准备,轨道设计团队在近火捕获阶段仍然全神贯注地关注着变轨过程中每一个参数、每一条曲线的变化,进行误差评估。这是中国航天器第一次抵达火星附近,要一次实现“绕、着、巡”三个目标,轨道设计的难度很高。在完成火星捕获后,天问一号将要面临更大的考验。

  天问一号探测器由环绕器与着陆巡视器组成,为了保证着陆巡视器顺利完成火星着陆,天问一号还需要进行多轨调整,通过精准操作来不断进行轨道和速度的变动,通过更加复杂的轨道控制来保证“泊车”。

  从环火开始,天问一号这颗中国制造的航天器,就正式成为火星的卫星。后续,天问一号还要进行一次轨道调整和两次近火制动,届时天问一号离火星最近距离只有265公里。之后,天问一号探测器会边环绕边完成拍照任务,开展预选着陆区探测,计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆,开展巡视探测。(完)

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