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2月24日，中國首次(ci)火星探測任務天(tian)問一號再傳喜(xi)訊(xun)。當日6時(shi)29分，天(tian)問一號探測器(qi)成功(gong)實(shi)施第三次(ci)近火制動(dong)，進入近火點280千米、遠火點5.9萬千米、周期兩個火星日的火星停(ting)泊軌道(dao)。

事實上(shang)，在剛剛過去的春節假期，天(tian)問一(yi)號相當“忙(mang)碌”。2月10日，探測器抵達火(huo)星(xing)軌道(dao)，成為中(zhong)國(guo)首(shou)顆(ke)人(ren)造火(huo)星(xing)衛星(xing)；2月12日，天(tian)問一(yi)號火(huo)星(xing)捕(bu)獲過程影像公(gong)開(kai)，從距離地球(qiu)1.9億(yi)公(gong)里(li)之(zhi)外傳回(hui)新春的祝福(fu)；2月15日，天(tian)問一(yi)號成功實施捕(bu)獲軌道(dao)遠火(huo)點平面(mian)機動……

進入停泊(bo)軌(gui)道后，天問一號探測器(qi)將在此運行(xing)約3個月，環繞器(qi)7臺載荷(he)將全部開(kai)機，開(kai)始(shi)科學(xue)探測，并為擇(ze)機著(zhu)陸火星做好準備。

制動捕獲闖難關

天問一號探(tan)測(ce)器在經過長途飛行后，如何及(ji)時(shi)制動并最(zui)終被火(huo)星捕獲，是任務中(zhong)風(feng)險最(zui)高、難度最(zui)大的環節之(zhi)一，直接關系到探(tan)測(ce)任務的成敗。

捕獲(huo)過程難在哪兒(er)？探測(ce)器抵達(da)(da)火星(xing)軌道附近時，距離火星(xing)只有400公里，但(dan)相對火星(xing)的速度卻高達(da)(da)4至5公里每秒。因(yin)此，探測(ce)器必須點(dian)火制(zhi)動、及時“剎車(che)”。否則，如果制(zhi)動時間過長、剎車(che)踩(cai)(cai)早了，探測(ce)器就會一頭(tou)撞向火星(xing)；如果時間過短、晚(wan)踩(cai)(cai)剎車(che)，探測(ce)器就會因(yin)速度過快而飛離火星(xing)，無法進入環繞(rao)軌道。

在此過程中(zhong)，探測器能(neng)夠被火星引(yin)力(li)捕(bu)獲的(de)機會(hui)僅(jin)有(you)(you)一(yi)(yi)次，“窗口期”更是只有(you)(you)半(ban)個(ge)小時(shi)。要想(xiang)實(shi)現完(wan)美捕(bu)獲，天問一(yi)(yi)號不僅(jin)要靠(kao)地面(mian)的(de)指令，更要在關鍵時(shi)刻依靠(kao)自己(ji)的(de)“智(zhi)慧”進行決斷。

在歷次嫦(chang)娥探月(yue)(yue)任務中，中國成功實施了多次近(jin)月(yue)(yue)制(zhi)動。雖然同樣(yang)是制(zhi)動，近(jin)火制(zhi)動的(de)難度(du)要比近(jin)月(yue)(yue)制(zhi)動更大。地(di)月(yue)(yue)平均距離約(yue)38萬公里(li)，單(dan)向通(tong)信(xin)時(shi)延只(zhi)有1秒左右(you)。大多數(shu)情況下，地(di)面(mian)可以直接控(kong)制(zhi)月(yue)(yue)球探測器(qi)的(de)動作。但天問一號(hao)探測器(qi)被(bei)火星捕(bu)獲(huo)時(shi)，火星探測器(qi)距離地(di)球約(yue)1.9億公里(li)，單(dan)向通(tong)信(xin)時(shi)延達10分(fen)鐘以上。地(di)面(mian)無法對制(zhi)動過程進(jin)行實時(shi)監控(kong)，只(zhi)能(neng)依靠探測器(qi)自主(zhu)執行捕(bu)獲(huo)策略，這對于環繞器(qi)的(de)自主(zhu)導航與控(kong)制(zhi)提出(chu)了極高(gao)要求。

專家表示，為(wei)了精確把控發動機(ji)的(de)(de)開關時(shi)機(ji)，環繞器(qi)在近(jin)火(huo)捕獲(huo)前(qian)需要由地(di)(di)面對其(qi)進行精確的(de)(de)無(wu)線電測(ce)定軌。除了無(wu)線電通(tong)信導航(hang)外，天問(wen)一(yi)號還(huan)首次利(li)用(yong)光學(xue)導航(hang)敏感器(qi)作為(wei)備份導航(hang)工具，通(tong)過(guo)探(tan)測(ce)器(qi)上的(de)(de)一(yi)雙(shuang)“眼睛”實(shi)(shi)時(shi)觀(guan)測(ce)環繞器(qi)和(he)火(huo)星(xing)的(de)(de)精確位置(zhi)。地(di)(di)面團隊可(ke)借(jie)此更(geng)直觀(guan)地(di)(di)確認飛行軌道(dao)和(he)姿態，計算圖像中(zhong)火(huo)星(xing)的(de)(de)幾何中(zhong)心和(he)視半徑(jing)。天問(wen)一(yi)號可(ke)以通(tong)過(guo)最(zui)優估(gu)計算法自(zi)主獲(huo)取實(shi)(shi)時(shi)位置(zhi)和(he)速度(du)信息(xi)，依靠可(ke)靠的(de)(de)捕獲(huo)策略，確保(bao)進入環火(huo)軌道(dao)。

據(ju)了解，這是中國(guo)首(shou)次在行(xing)星(xing)際轉移飛行(xing)過程中應用光學(xue)自主導航技術，中國(guo)也由此成為世界上第二(er)個掌握并在軌驗證火星(xing)光學(xue)自主導航技術的國(guo)家。

此外，在制動過(guo)程(cheng)中，環繞器需(xu)要在自身出現突發(fa)狀況(kuang)時自主完成相應處理，以最大限度保(bao)證(zheng)火星(xing)捕獲(huo)成功。為了解決(jue)超遠距離通(tong)信(xin)問題，火星(xing)環繞器還裝備(bei)了測控數傳(chuan)一體化系統，實現了系統重量輕、通(tong)信(xin)效率高、通(tong)信(xin)鏈(lian)路可(ke)靠(kao)的目(mu)標。

多維探測“打前站”

成功被火(huo)星(xing)(xing)捕(bu)獲(huo)并完成“繞、著、巡”的第(di)一(yi)步后，天(tian)問一(yi)號還有多項新任務——既(ji)要對火(huo)星(xing)(xing)開展多維(wei)度探測，更要為下一(yi)步著陸(lu)火(huo)星(xing)(xing)做好準備(bei)。

2月15日，天問一(yi)號進(jin)行遠火(huo)(huo)點(dian)平面機(ji)動(dong)，探測(ce)器的飛行從繞著火(huo)(huo)星(xing)赤道變成繞著火(huo)(huo)星(xing)南北極。2月24日，探測(ce)器經過(guo)第(di)三(san)次近火(huo)(huo)制(zhi)動(dong)進(jin)入(ru)火(huo)(huo)星(xing)停泊軌(gui)道。專家(jia)表示，這幾次軌(gui)道的調(diao)整，就(jiu)是為了(le)讓天問一(yi)號“考察(cha)”之前選中的著陸(lu)點(dian)。

天問一號(hao)的(de)(de)(de)探(tan)測器(qi)由環繞器(qi)和著陸(lu)巡(xun)(xun)視器(qi)兩部分組成。從(cong)發射到近火制動的(de)(de)(de)過程中(zhong)，環繞器(qi)主要承擔飛(fei)行任務；火星捕獲后(hou)，環繞器(qi)將(jiang)(jiang)為著陸(lu)巡(xun)(xun)視器(qi)進行著陸(lu)預報；成功釋放著陸(lu)巡(xun)(xun)視器(qi)后(hou)，環繞器(qi)將(jiang)(jiang)作(zuo)為通信(xin)器(qi)，為著陸(lu)巡(xun)(xun)視器(qi)建立與地球(qiu)(qiu)之間的(de)(de)(de)中(zhong)繼通信(xin)鏈路；火星車3個(ge)月的(de)(de)(de)工作(zuo)結束后(hou)，環繞器(qi)還將(jiang)(jiang)繼續進行長(chang)達一個(ge)火星年即將(jiang)(jiang)近兩個(ge)地球(qiu)(qiu)年的(de)(de)(de)深度探(tan)測。

據(ju)專(zhuan)家(jia)介紹，為了給火(huo)星車和著陸(lu)(lu)平臺“打前(qian)站”，環繞器將用(yong)攜帶的中分(fen)和高分(fen)相機、磁強(qiang)計、礦物光譜分(fen)析儀等設備對火(huo)星開(kai)展多(duo)維(wei)度(du)探測(ce)，包括對預定著陸(lu)(lu)區進行詳細的地(di)形(xing)、地(di)貌探測(ce)，對著陸(lu)(lu)區附(fu)近大幅寬、大面積的區域進行沙塵暴(bao)探測(ce)，為火(huo)星探測(ce)任務第二步的“著”提供預報(bao)，并(bing)擇機實施(shi)火(huo)星著陸(lu)(lu)。

在(zai)(zai)天問一(yi)號探測器(qi)一(yi)路奔(ben)火(huo)(huo)(huo)的(de)途中，中國首輛火(huo)(huo)(huo)星(xing)車(che)1∶1復制試驗車(che)仍在(zai)(zai)持(chi)續(xu)進行地(di)面(mian)驗證(zheng)，為著(zhu)陸(lu)后可能遇到(dao)的(de)情況(kuang)做準備。著(zhu)陸(lu)巡視(shi)器(qi)在(zai)(zai)火(huo)(huo)(huo)星(xing)表面(mian)軟(ruan)著(zhu)陸(lu)成(cheng)功后，火(huo)(huo)(huo)星(xing)車(che)將(jiang)在(zai)(zai)科學(xue)任(ren)務軌道上對火(huo)(huo)(huo)星(xing)的(de)地(di)形(xing)地(di)貌、土壤結構、水(shui)冰分(fen)布、表面(mian)的(de)物質成(cheng)分(fen)以及火(huo)(huo)(huo)星(xing)的(de)空(kong)間環境進行探測，最終將(jiang)形(xing)成(cheng)火(huo)(huo)(huo)星(xing)全球圖(tu)。

麒麟(lin)、哪(na)吒、追(zhui)夢、星(xing)火(huo)(huo)……盡管中國火(huo)(huo)星(xing)車的(de)姓名(ming)尚(shang)未(wei)最終出爐(lu)，但其“百般武藝”早已(yi)深(shen)入人(ren)心。火(huo)(huo)星(xing)車配(pei)備(bei)了能(neng)避開障礙、實施前行實時探(tan)測的(de)全(quan)景(jing)相機，識別礦物質(zhi)成分(fen)的(de)多光(guang)譜相機。同時，火(huo)(huo)星(xing)車還裝有4個“翅膀”——太(tai)陽(yang)能(neng)電池板。除此之外，火(huo)(huo)星(xing)車還配(pei)有探(tan)測雷(lei)達(da)、磁場(chang)探(tan)測儀和氣象測量儀，可以(yi)對火(huo)(huo)星(xing)進行全(quan)方(fang)位探(tan)測。裝在火(huo)(huo)星(xing)車上的(de)次(ci)表層探(tan)測雷(lei)達(da)將(jiang)對火(huo)(huo)星(xing)地表以(yi)下(xia)10米(mi)甚(shen)至(zhi)100米(mi)深(shen)度(du)的(de)火(huo)(huo)星(xing)內部結(jie)構(gou)(gou)進行“透視(shi)”，探(tan)測巡視(shi)區表面土壤厚度(du)、冰層結(jie)構(gou)(gou)，獲(huo)取火(huo)(huo)星(xing)地表和次(ci)表層超寬(kuan)帶(dai)全(quan)極化回波數據，并探(tan)測巡視(shi)區次(ci)表層結(jie)構(gou)(gou)，獲(huo)取次(ci)表層地質(zhi)結(jie)構(gou)(gou)數據。

中(zhong)國(guo)首輛火(huo)星(xing)車的設計壽命為(wei)90個(ge)火(huo)星(xing)日(ri)。由于(yu)火(huo)星(xing)上(shang)的一天比(bi)地(di)球略長（火(huo)星(xing)自轉(zhuan)周期(qi)約為(wei)24小(xiao)時37分鐘），因此(ci)火(huo)星(xing)車將在火(huo)星(xing)上(shang)工作92個(ge)地(di)球日(ri)。

與(yu)環繞器火(huo)(huo)星(xing)(xing)捕獲(huo)相似(si)，由(you)于地火(huo)(huo)遠距離數據傳輸的(de)時延，要求(qiu)火(huo)(huo)星(xing)(xing)車(che)必(bi)須(xu)具(ju)有很(hen)高的(de)自主能力。同時，火(huo)(huo)星(xing)(xing)光照強度小，再加上火(huo)(huo)星(xing)(xing)大氣(qi)對(dui)陽光的(de)削減作用，火(huo)(huo)星(xing)(xing)車(che)能源供(gong)給比(bi)月球車(che)更為困難(nan)——這些因素都使得(de)火(huo)(huo)星(xing)(xing)探測任務(wu)更具(ju)難(nan)度和復雜性。

【責任編輯：趙藝(yi)涵】