“天問(wèn)一號”正式開(kāi)啟火星探測之旅 被“捕獲”后將進(jìn)入環(huán)火軌道

農歷除夕前后，執行我國首次火星探測任務(wù)的“天問(wèn)一號”探測器將進(jìn)行近火制動(dòng)，“剎車(chē)”后被火星“捕獲”。這意味著(zhù)，經(jīng)過(guò)200多天的漫長(cháng)飛行后，“天問(wèn)一號”終于要抵達環(huán)繞火星的軌道，正式開(kāi)啟火星探測之旅。

“剎車(chē)”減速，被“捕獲”后將進(jìn)入環(huán)火軌道

萬(wàn)物之間皆有引力，“大物體”的超大引力把小物體“拽”過(guò)去，這個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單理解為“天問(wèn)一號”探測器被火星引力“捕獲”。

“剎車(chē)”動(dòng)作極其關(guān)鍵。探測器到達火星引力范圍之內后，需要“踩剎車(chē)”制動(dòng)，為探測器減速，避免探測器飛出或撞上火星。被火星精準“捕獲”后，探測器成為一顆火星衛星，進(jìn)入繞火飛行階段。

不久前，嫦娥五號探測器在抵達月球后進(jìn)行了一次“剎車(chē)”，完成了近月制動(dòng);而相對于探月任務(wù)，“天問(wèn)一號”的近火制動(dòng)要困難得多。

機會(huì )仍只有一次，但是由于地火距離太遠，通信時(shí)延超過(guò)了10分鐘，地面不能做任何實(shí)時(shí)控制和干預。“我們將發(fā)動(dòng)機開(kāi)機指令作為程序控制，已經(jīng)固化在程序里面了，全靠程序自主開(kāi)展。”中國航天科技集團五院、“天問(wèn)一號”探測器副總指揮李振才說(shuō)，以往會(huì )聽(tīng)到飛控團隊下達“發(fā)動(dòng)機開(kāi)機”的指令，而這一次，探測器將自己判斷并自動(dòng)執行開(kāi)機，地面團隊只能在近一個(gè)小時(shí)后根據遙測數據得知最終的“剎車(chē)”完成情況。

截至2月9日，“天問(wèn)一號”已在軌飛行約201天，目前探測器各系統狀態(tài)良好，飛行里程超過(guò)4.65億公里。

已完成四次中途修正等工作，落火還需約3個(gè)月時(shí)間

2020年7月23日12時(shí)41分，我國首次火星探測任務(wù)“天問(wèn)一號”探測器升空，飛行2000多秒后探測器成功進(jìn)入預定軌道，開(kāi)啟奔火之旅。

地火旅途“億里迢迢”，火星與地球間距離呈周期性變化，最近時(shí)約5000萬(wàn)公里，最遠時(shí)可達4億多公里。由于地球和火星也都在繞著(zhù)太陽(yáng)運動(dòng)，探測器飛行的里程比它與地球間的距離更遠。據了解，當“天問(wèn)一號”探測器抵達火星附近時(shí)，距離地球約1.9億公里，總飛行里程將達到4.7億公里。

此時(shí)距離發(fā)射已過(guò)去半年多時(shí)間。這段日子里，“天問(wèn)一號”沿著(zhù)“弧線(xiàn)”軌道一路追逐火星，目前已成功完成地月合照、探測器“自拍”、四次中途修正、深空機動(dòng)、載荷自檢等工作。

2月5日晚，為確保按計劃實(shí)施火星“捕獲”，“天問(wèn)一號”探測器發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火工作，順利完成地火轉移段第四次軌道中途修正。

與此同時(shí)，一張“靚照”刷屏了。“天問(wèn)一號”傳回的首幅火星圖像公布，這是中國探測器首次拍攝到火星的圖像，由“天問(wèn)一號”在距離火星約220萬(wàn)公里處拍下。圖中，火星阿茜達利亞平原、克律塞平原、水手谷等標志性地貌清晰可見(jiàn)。

“天問(wèn)一號”的著(zhù)陸點(diǎn)，是火星北半球的烏托邦平原。不過(guò)，近火制動(dòng)后，它還要繞火星科學(xué)考察飛行3個(gè)月左右，對著(zhù)陸區進(jìn)行初步探查，才能在氣候條件好的時(shí)候擇機著(zhù)陸。

中國首次火星探測任務(wù)總設計師張榮橋表示，火星探測工程的最大特點(diǎn)是距離遠、環(huán)境新，“航天器設計的邏輯是先了解要去的環(huán)境，通過(guò)各種技術(shù)、手段、措施來(lái)保障航天器適應這個(gè)環(huán)境，但深空探測的特點(diǎn)是要去一個(gè)尚不確知的環(huán)境。”

“目前我們對火星的了解還很有限，從環(huán)火到落火，中間這段時(shí)間，探測器會(huì )對著(zhù)陸區做一個(gè)預探測，讓我們著(zhù)陸的時(shí)候更安全、更可控。”中國航天科技集團五院火星探測器總體主任設計師王闖告訴記者。

一次任務(wù)實(shí)現環(huán)繞、著(zhù)陸、巡視探測，著(zhù)陸將是又一關(guān)鍵時(shí)刻

“天問(wèn)一號”是我國首次火星探測任務(wù)，計劃通過(guò)一次發(fā)射，實(shí)現“繞、著(zhù)、巡”，即火星環(huán)繞、著(zhù)陸和巡視探測三大目標，這在世界航天史上尚屬首次。

約3個(gè)月后的著(zhù)陸是又一關(guān)鍵時(shí)刻?；鹦谴髿庀”?，不確定性高。下降時(shí)，著(zhù)陸器進(jìn)入火星大氣層的速度高達每小時(shí)18000公里，超高速摩擦會(huì )產(chǎn)生超高溫度，在經(jīng)歷上千度高溫的考驗后，將在降落傘的幫助下減速。隨后，它將開(kāi)啟全自動(dòng)駕駛模式，自主完成減速、懸停，避開(kāi)火星表面復雜地形后，緩緩落至火星表面。整個(gè)過(guò)程只能依靠探測器上的GNC(導航、制導、控制)系統自主執行。

這一過(guò)程被人們形容為“黑色7分鐘”，驚心動(dòng)魄，難度極大。

“我們這次火星探測任務(wù)最核心、最難的地方，就是探測器進(jìn)入火星大氣后氣動(dòng)外形和降落傘減速的過(guò)程，只有一次機會(huì )。”中國航天科技集團五院火星探測器總設計師孫澤洲表示，研制團隊做了充分的準備，專(zhuān)門(mén)設計了全新氣動(dòng)外形、新型降落傘等。

“天問(wèn)一號”探測器上還搭載了我國第一輛火星車(chē)。軟著(zhù)陸后，火星車(chē)將“開(kāi)”到火星表面開(kāi)展探測。目前，火星車(chē)征名活動(dòng)正在進(jìn)行，共有十個(gè)名字入圍，分別是弘毅、麒麟、哪吒、赤兔、祝融、求索、風(fēng)火輪、追夢(mèng)、天行和星火。據悉，最終確定的中國首輛火星車(chē)名稱(chēng)，將于“天問(wèn)一號”探測器著(zhù)陸火星之際擇機公布。

“冥昭瞢暗，誰(shuí)能極之?”大約2300年前，詩(shī)人屈原用長(cháng)詩(shī)《天問(wèn)》向宇宙洪荒、天地自然發(fā)問(wèn);作為我國首次行星際探測任務(wù)，“天問(wèn)一號”載著(zhù)我們的好奇與向往奔向火星，探索這顆星球的諸多奧秘。(本報記者 柴雅欣)

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