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“天问一号”飞行超4.65亿公里 预计除夕前后被“捕获

  发布于 2021-02-15   阅读()  

图为国家航天局公布的“天问一号”在距离火星约220万公里处获取的火星图像及火星部分标志性地貌标示。这是中国探测器首次拍摄到火星的图像。新华社发

农历除夕前后,执行我国首次火星探测任务的“天问一号”探测器将进行近火制动,“刹车”后被火星“捕获”。这意味着,经过200多天的漫长飞行后,“天问一号”终于要抵达环绕火星的轨道,正式开启火星探测之旅。

“刹车”减速,被“捕获”后将进入环火轨道

万物之间皆有引力,“大物体”的超大引力把小物体“拽”过去,这个过程可以简单理解为“天问一号”探测器被火星引力“捕获”。

“刹车”动作极其关键。探测器到达火星引力范围之内后,需要“踩刹车”制动,为探测器减速,避免探测器飞出或撞上火星。被火星精准“捕获”后,探测器成为一颗火星卫星,进入绕火飞行阶段。

不久前,嫦娥五号探测器在抵达月球后进行了一次“刹车”,完成了近月制动;而相对于探月任务,“天问一号”的近火制动要困难得多。

机会仍只有一次,但是由于地火距离太远,通信时延超过了10分钟,地面不能做任何实时控制和干预。“我们将发动机开机指令作为程序控制,已经固化在程序里面了,全靠程序自主开展。”中国航天科技集团五院、“天问一号”探测器副总指挥李振才说,以往会听到飞控团队下达“发动机开机”的指令,而这一次,探测器将自己判断并自动执行开机,地面团队只能在近一个小时后根据遥测数据得知最终的“刹车”完成情况。

截至2月9日,“天问一号”已在轨飞行约201天,目前探测器各系统状态良好,飞行里程超过4.65亿公里。

已完成四次中途修正等工作,落火还需约3个月时间

2020年7月23日12时41分,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器升空,飞行2000多秒后探测器成功进入预定轨道,开启奔火之旅。

地火旅途“亿里迢迢”,火星与地球间距离呈周期性变化,最近时约5000万公里,最远时可达4亿多公里。由于地球和火星也都在绕着太阳运动,探测器飞行的里程比它与地球间的距离更远。据了解,当“天问一号”探测器抵达火星附近时,距离地球约1.9亿公里,总飞行里程将达到4.7亿公里。

此时距离发射已过去半年多时间。这段日子里,“天问一号”沿着“弧线”轨道一路追逐火星,目前已成功完成地月合照、探测器“自拍”、四次中途修正、深空机动、载荷自检等工作。

2月5日晚,为确保按计划实施火星“捕获”,“天问一号”探测器发动机点火工作,顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正。

与此同时,一张“靓照”刷屏了。“天问一号”传回的首幅火星图像公布,这是中国探测器首次拍摄到火星的图像,由“天问一号”在距离火星约220万公里处拍下。图中,火星阿茜达利亚平原、克律塞平原、水手谷等标志性地貌清晰可见。

“天问一号”的着陆点,是火星北半球的乌托邦平原。不过,近火制动后,它还要绕火星科学考察飞行3个月左右,对着陆区进行初步探查,才能在气候条件好的时候择机着陆。

中国首次火星探测任务总设计师张荣桥表示,火星探测工程的最大特点是距离远、环境新,“航天器设计的逻辑是先了解要去的环境,通过各种技术、手段、措施来保障航天器适应这个环境,但深空探测的特点是要去一个尚不确知的环境。”

“目前我们对火星的了解还很有限,从环火到落火,中间这段时间,探测器会对着陆区做一个预探测,让我们着陆的时候更安全、更可控。”中国航天科技集团五院火星探测器总体主任设计师王闯告诉记者。

一次任务实现环绕、着陆、巡视探测,着陆将是又一关键时刻

“天问一号”是我国首次火星探测任务,计划通过一次发射,实现“绕、着、巡”,即火星环绕、着陆和巡视探测三大目标,这在世界航天史上尚属首次。

约3个月后的着陆是又一关键时刻。火星大气稀薄,不确定性高。下降时,着陆器进入火星大气层的速度高达每小时18000公里,超高速摩擦会产生超高温度,在经历上千度高温的考验后,将在降落伞的帮助下减速。随后,它将开启全自动驾驶模式,自主完成减速、悬停,避开火星表面复杂地形后,缓缓落至火星表面。整个过程只能依靠探测器上的GNC(导航、制导、控制)系统自主执行。

这一过程被人们形容为“黑色7分钟”,惊心动魄,难度极大。

“我们这次火星探测任务最核心、最难的地方,就是探测器进入火星大气后气动外形和降落伞减速的过程,只有一次机会。”中国航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲表示,研制团队做了充分的准备,专门设计了全新气动外形、新型降落伞等。

“天问一号”探测器上还搭载了我国第一辆火星车。软着陆后,火星车将“开”到火星表面开展探测。目前,火星车征名活动正在进行,共有十个名字入围,分别是弘毅、麒麟、哪吒、赤兔、祝融、求索、风火轮、追梦、天行和星火。据悉,最终确定的中国首辆火星车名称,将于“天问一号”探测器着陆火星之际择机公布。

“冥昭瞢暗,谁能极之?”大约2300年前,诗人屈原用长诗《天问》向宇宙洪荒、天地自然发问;作为我国首次行星际探测任务,“天问一号”载着我们的好奇与向往奔向火星,探索这颗星球的诸多奥秘。

来源 中国纪检监察报

编辑:李拓

流程编辑 邰绍峰