“天問一號”正式開啟火星探測之旅 被“捕獲”后將進入環火軌道

農歷除夕前后，執行我國首次火星探測任務的“天問一號”探測器將進行近火制動，“剎車”后被火星“捕獲”。這意味著，經過200多天的漫長飛行后，“天問一號”終于要抵達環繞火星的軌道，正式開啟火星探測之旅。

“剎車”減速，被“捕獲”后將進入環火軌道

萬物之間皆有引力，“大物體”的超大引力把小物體“拽”過去，這個過程可以簡單理解為“天問一號”探測器被火星引力“捕獲”。

“剎車”動作極其關鍵。探測器到達火星引力范圍之內后，需要“踩剎車”制動，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，進入繞火飛行階段。

不久前，嫦娥五號探測器在抵達月球后進行了一次“剎車”，完成了近月制動;而相對于探月任務，“天問一號”的近火制動要困難得多。

機會仍只有一次，但是由于地火距離太遠，通信時延超過了10分鐘，地面不能做任何實時控制和干預。“我們將發動機開機指令作為程序控制，已經固化在程序里面了，全靠程序自主開展。”中國航天科技集團五院、“天問一號”探測器副總指揮李振才說，以往會聽到飛控團隊下達“發動機開機”的指令，而這一次，探測器將自己判斷并自動執行開機，地面團隊只能在近一個小時后根據遙測數據得知最終的“剎車”完成情況。

截至2月9日，“天問一號”已在軌飛行約201天，目前探測器各系統狀態良好，飛行里程超過4.65億公里。

已完成四次中途修正等工作，落火還需約3個月時間

2020年7月23日12時41分，我國首次火星探測任務“天問一號”探測器升空，飛行2000多秒后探測器成功進入預定軌道，開啟奔火之旅。

地火旅途“億里迢迢”，火星與地球間距離呈周期性變化，最近時約5000萬公里，最遠時可達4億多公里。由于地球和火星也都在繞著太陽運動，探測器飛行的里程比它與地球間的距離更遠。據了解，當“天問一號”探測器抵達火星附近時，距離地球約1.9億公里，總飛行里程將達到4.7億公里。

此時距離發射已過去半年多時間。這段日子里，“天問一號”沿著“弧線”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、載荷自檢等工作。

2月5日晚，為確保按計劃實施火星“捕獲”，“天問一號”探測器發動機點火工作，順利完成地火轉移段第四次軌道中途修正。

與此同時，一張“靚照”刷屏了。“天問一號”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“天問一號”在距離火星約220萬公里處拍下。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。

“天問一號”的著陸點，是火星北半球的烏托邦平原。不過，近火制動后，它還要繞火星科學考察飛行3個月左右，對著陸區進行初步探查，才能在氣候條件好的時候擇機著陸。

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

“目前我們對火星的了解還很有限，從環火到落火，中間這段時間，探測器會對著陸區做一個預探測，讓我們著陸的時候更安全、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。

一次任務實現環繞、著陸、巡視探測，著陸將是又一關鍵時刻

“天問一號”是我國首次火星探測任務，計劃通過一次發射，實現“繞、著、巡”，即火星環繞、著陸和巡視探測三大目標，這在世界航天史上尚屬首次。

約3個月后的著陸是又一關鍵時刻?；鹦谴髿庀”?，不確定性高。下降時，著陸器進入火星大氣層的速度高達每小時18000公里，超高速摩擦會產生超高溫度，在經歷上千度高溫的考驗后，將在降落傘的幫助下減速。隨后，它將開啟全自動駕駛模式，自主完成減速、懸停，避開火星表面復雜地形后，緩緩落至火星表面。整個過程只能依靠探測器上的GNC(導航、制導、控制)系統自主執行。

這一過程被人們形容為“黑色7分鐘”，驚心動魄，難度極大。

“我們這次火星探測任務最核心、最難的地方，就是探測器進入火星大氣后氣動外形和降落傘減速的過程，只有一次機會。”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，專門設計了全新氣動外形、新型降落傘等。

“天問一號”探測器上還搭載了我國第一輛火星車。軟著陸后，火星車將“開”到火星表面開展探測。目前，火星車征名活動正在進行，共有十個名字入圍，分別是弘毅、麒麟、哪吒、赤兔、祝融、求索、風火輪、追夢、天行和星火。據悉，最終確定的中國首輛火星車名稱，將于“天問一號”探測器著陸火星之際擇機公布。

“冥昭瞢暗，誰能極之?”大約2300年前，詩人屈原用長詩《天問》向宇宙洪荒、天地自然發問;作為我國首次行星際探測任務，“天問一號”載著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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關鍵詞： 天問一號 火星探測