天问一号探测器进入火星轨道 这脚“刹车”很关键

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  原标题:天问一号探测器进入火星轨道 这脚“刹车”很关键

  “天问一号”着陆平台和火星车效果图
  “天问一号”着陆平台和火星车效果图

  2月10日19时52分,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施火星捕获制动,发动机工作约15分钟后,探测器顺利进入近火点高度约400千米、周期约10个地球日、倾角约10o的大椭圆环火轨道,成为我国第一颗人造火星卫星,实现此次任务“绕、着、巡”目标的第一步,成功开启环绕火星模式。

  成都商报-红星新闻从中国航天科技集团六院获悉,由该院研制的“天问一号”推进系统完美工作,3000N主发动机实施800多秒的点火刹车制动,帮助我国首个火星探测器进入环绕火星轨道。

  阿联酋穆罕默德·本·拉希德航天中心负责科学和技术事务的助理总干事萨利姆·马里:

  我们成功将“希望”号探测器送入环火星轨道,中国的“天问一号”随后也成功入轨,这些探索将造福于整个世界。

  英国萨里空间中心“自主和机器人系统空间技术实验室”主任高扬教授:

  这标志着中国航天事业向深空探测又迈进了坚实的一步。

  俄罗斯国立施滕贝格天文研究所高级研究员弗拉基米尔·苏尔金:

  近些年中国航天科技发展迅猛,探月工程大获成功。与之相比,火星考察任务更加复杂,我希望“天问一号”顺利进抵火星,其携带的火星车成功降落到火星表面。

  “踩刹车”

  错过出口 探测之旅可能夭折

  自2020年7月23日成功发射以来,“天问一号”探测器已累计飞行202天,抵达火星时飞行里程约4.75亿千米,距离地球约1.92亿千米,器地通信单向时延约10.7分钟,各系统状态良好。

  记者从中国航天科技集团六院了解到,在“天问一号”火星探测器上,六院研制交付了着陆巡视器和环绕器的推进分系统,共计48台大大小小的发动机。这些发动机的任务,就是分别为着陆巡视器着陆过程中悬停、避障及缓速下降过程提供可靠动力,为环绕器提供轨道转移、制动捕获、轨道调整以及姿态控制所需的精准动力。

  据了解,地火转移轨道就像是一条以太阳为中心的椭圆形闭环高速,火星只是这条高速上的一个出口,一旦推进系统不能及时点火制动踩刹车,帮助探测器从火星出口下高速,那就只能错过出口,并且需要数年时间,才能到下次路过该出口了。一旦出现这样的情况,那么“天问一号”火星探测之旅,就极有可能面临中途夭折的危险。

  为了避免这一现象发生,在这一极为关键的刹车阶段,航天六院探火推进系统研制团队设计了精准的刹车方案。

  “开门红”

  近火制动后入轨精度很高

  “天问一号”火星探测器推进系统抓总研制单位六院801所深空探测系统部部长李和军介绍,此次“天问一号”环绕器推进系统发动机实施点火制动,通过发动机推力减速控制,来降低探测器的速度,使其能够被火星引力所捕获,这一动作被人们形象地称为“踩刹车”。

  探测器自发射入轨以来,环绕器推进分系统已圆满完成了4次中途修正和1次深空机动变轨任务,分系统二十多台轨姿控发动机均通过了在轨点火考核,发动机推力参数精准、正常,分系统各参数稳定、正常。

  航天六院发动机型号总师、11所3000N探火主发动机技术负责人兰晓辉说,此次3000N发动机工作是该型号发动机工作时间最长的一次点火,工作状态非常完美,近火制动后入轨精度很高,为后续环火飞行的顺利开展赢得了“开门红”。此次刹车制动后,“天问一号”从绕日大椭圆轨道变为火星轨道,将为后续火星环绕探测、火星表面软着陆及巡视探测奠定最关键的一步。

  后续“天问一号”还将经过多次轨道调整,进入火星停泊轨道,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。

  成都商报-红星新闻记者 任江波

  着陆火星 两道难关

  成功着陆火星,“天问一号”还要迈过几道关?国家航天局探月与航天工程中心副主任、中国首次火星探测任务新闻发言人刘彤杰在接受媒体采访时介绍:

  第一道难关,在火星轨道上环绕2至3个月之后还要寻找一个非常好的小窗口,让它进入到火星大气并完成着陆。火星是有大气的,其大气的密度是地球大气的1%左右。它在减速过程中有大气减速、气动减速、降落伞减速,还有反推发动机减速,最后靠着陆腿着陆在火星表面,吸收撞击的能量,这个过程非常难。由于距离相当远,从火星回传到地球控制地面站也有很大时延,不可能实现实时控制。所以,进入、减速、软着陆这个过程是靠“天问一号”自主完成一系列动作,不是靠地面控制。

  第二道难关,软着陆在火星表面后,工作还不算做完,还要把火星车释放到火星表面上,让它走起来并开展探测。火星车上6个科学仪器要发挥作用,难度也很大,因为我们对火星表面的环境认知还相当少。如果软着陆在火星表面上,落得不够平坦或姿势不够正,火星车怎么开下来呢?可以从轨道的前面下,也可以从后边下,就看当时落下去的姿态、地形等情况。

  二月探火 三“星”闪耀

  从2月9日至18日,阿联酋“希望”号探测器、中国“天问一号”探测器、美国“毅力”号火星车会陆续飞抵火星。为何它们都在此时探测火星?专家解释说,这与航天器飞赴火星的窗口期和3国探测火星的规划不谋而合有关。

  俄罗斯知名航天历史学家亚历山大·热列兹尼亚科夫对记者说,作为紧邻地球的行星,火星一直吸引着人类。除了用天文望远镜观测外,探测器是研究火星的主要工具。“火星与地球的相对位置,使发射火星探测器的时机选择非常重要,当二者距离较近时派遣探测器远赴火星,可减少探测器能耗,缩短其抵达火星的时间。此前最近的火星探测器发射窗口期是2020年7月,因此阿联酋、中国、美国的探测器先后于当月出发,抵达火星的时间也相近”。

  全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩对记者说,此次派遣航天器飞赴火星的3个国家,其空间探测规划各异,启动本次任务的时间却不谋而合。发射航天器探测火星的窗口期每隔26个月有一次,美国差不多每隔26个月便有与火星研究相关的航天发射,派遣“毅力”号火星车飞赴火星是既定任务,其启程时间就在最近的一个发射窗口期,即2020年7月底。据新华社

责任编辑:刘德宾

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