baccarat：叮咚！天问一号从环火星轨道发来新春祝福

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2021-02-10 23:02 扬子晚报网

北京时间2月10日19时52分，天问一号探测器实行近火捕捉制动，围绕器3000N轨控发动机焚烧事情约15分钟，探测器顺遂进入近火点高度约400千米，周期约10个地球日，倾角约10o的大椭圆环火轨道，成为中国第一颗人造火星卫星，实现“绕、着、巡”第一步“绕”的目的，围绕火星获得乐成。

制图：李雪瑶

中国首次火星探测义务由地火转移阶段进入火星捕捉阶段后，天问一号围绕器携带的中分辨率相机、高分辨率相机、磁强计、矿物光谱剖析仪、离子与中性粒子探测和能量粒子探测器等载荷将陆续最先事情，对火星开展多维度探测。

自2020年7月23日乐成发射以来，天问一号探测器已累计航行202天，完成1次深空灵活和4次中途修正。抵达火星时，天问一号探测器航行里程约4.75亿千米，距离地球约1.92亿千米，器地通讯单向时延约10.7分钟，各系统状态优越。

天问一号传回首幅火星图像。国家航天局供图

天问一号这次“太空刹车”必须一次乐成。科研职员是如何做足预案，让天问一号探测器精准踩下“刹车”，乐成实行火星捕捉的？记者采访相关专家，一探事实。

必须一次乐成

在邻近火星时，天问一号围绕器启动其配备的发动机举行推力减速，将速率降低至能够被火星引力捕捉，成为一颗围绕火星的卫星，否则探测器将飞越火星继续围绕太阳公转。对于天问一号来说，近火制动只有一次机遇，一旦错过了，下一次合适的窗口期就得再等上很长时间。

打个譬喻，地火转移轨道就像是一条以太阳为中央的椭圆形闭环高速，火星只是这条高速上的一个出口，一旦探测器不能实时刹车、从火星出口下高速，那就只能多绕一圈到下次途经该出口了。

2010年12月日本的“破晓号”金星探测器就由于发动机故障而未能实时完成金星捕捉制动，直接飞越金星。直到2015年12月，它才再次回到金星四周，此时它已经靠近寿命末期，还好厥后捕捉乐成，否则就“此情可待成追忆”了。

在这要害的刹车段，中国航天科技集团研制团队设计了相当靠谱的“刹车”方案，不仅可以准确判断是否降至目的速率，在发动机推力减速控制的过程中，还可以全自主地对发动机推力的巨细和偏向举行实时判断，并自主更新刹车参数及响应的控制算法，确保可靠、精准完成刹车。

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1.92亿公里外的全自动“刹车”

“对于轨道设计来说，近火制动这脚刹车力道巨细是极为考究的，踩得太轻，就会飞离火星；踩得太重，则会对后面的航行时序发生巨大影响。”天问一号轨道主管设计师高珊用生动的比喻来形貌近火制动。

资料图：2020年7月23日12时41分，中国在文昌航天发射场用长征五号遥四运载火箭乐成发射首次火星探测义务天问一号探测器。骆云飞摄

火星引力的“捕捉窗口”有限，要求探测器在15分钟内将速率从28km/s(公里每秒)降低至约1km/s。与通例卫星可以由地面实时操控差别，“制动捕捉”过程中，天问一号探测器距离地球约1.92亿公里，地球与探测器之间的数据通讯单向时间延迟跨越10.7分钟，探测器必须完全依赖自身来完成发动机焚烧和关机，战胜发动机焚烧时代的扰动，并实现焚烧偏向和焚烧时长的正确控制。

天问一号围绕器副总设计师朱庆华说，“在失去地面实时测控的环境下，我们只有通过方案设计，充分考虑发动机推力存在误差、探测器质心不停转变等情形，全自动地执行正确轨道控制，再通过多因素组合的测试和仿真剖析，让控制方案加倍可靠。”

航天“天团”全程护送

天问一号探测器在2020年7月23日从地球出发，历经炎炎夏日、飒飒金秋、瑟瑟隆冬，历时近7个月的长途跋涉终于抵达环火轨道。

资料图：2020年10月1日，中国国家航天局公布中国首次火星探测义务天问一号探测器航行图像，图上的五星红旗光彩夺目，呈现出鲜艳的中国红。这是中国天问一号探测器首次深空“自拍”。发中国国家航天局供图

从奔火启程的那一天起，中国航天的科研职员便日夜对其状态举行仔细的判读，一路上四次中途修正，一次深空灵活，两次状态自检，让天问一号的火星之旅程加倍扎实。

这次近火制动，159名科研职员在北京航天航行控制中央协同事情，24小时延续跟踪；更有中国航天科技集团五院航行控制的“最强天团”坐阵，他们中有中国科学院院士叶培建等16名手艺专家和照料、5名“两总”、61名各个岗位的飞控职员。正如受访专家所言，在邻近春节之际，天问一号探测器如愿进入围绕火星的轨道，也给全国人民拜了个早年，提前送上牛年的祝福。