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从地球到火星,“天问一号”将会经历些什么?

来源:人民网-科技频道  发布时间:2020-07-27 09:22

“天问一号”火星任务探测器模拟图(探测器抓总研制单位航天科技集团五院提供)

人民网北京7月24日电(赵竹青)7月23日,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在中国文昌航天发射场启程。随着长征五号遥四火箭的点火升空,我国拉开了向更遥远的深空探测的序幕。我国将通过一次发射,实现“绕、着、巡”三大任务,这在世界航天史上尚属首次。

“过五关斩六将”,火星探测器将经过7个月的长途飞行,最终抵达火星并开展科学探测任务。记者从火星探测任务环绕器总体设计与研制单位中国航天科技集团有限公司第八研究院获悉,此次奔火“征途”中,“天问一号”需要经过地火转移、火星捕获、离轨着陆、中继通信及科学探测五个飞行阶段,全程超过4亿公里。

“天问一号”火星探测器沿地火转移轨道奔向火星(探测器抓总研制单位航天科技集团五院提供)

地火转移,7个月漫长旅行飞向火星

航天科技集团八院火星环绕器团队相关科研人员向记者介绍了“天问一号”飞往火星的路径。

整个飞行过程从火箭发射开始。7月23日12时41分,“胖五”长征五号遥四火箭在海南文昌航天发射场点火升空, 半个多小时后,探测器与火箭在距离地面600多公里的太空中进行分离,探测器至此进入地火转移轨道。

接下来,在地火转移轨道上经历约7个月的飞行,在地面测控系统的支持下,大约经过4-5次中途修正和1次深空机动修正飞行路径,环绕器逐渐飞近火星,进入火星捕获段。

“天问一号”火星任务探测器系统由环绕器和着陆巡视器组成(探测器抓总研制单位航天科技集团五院提供)

火星捕获,探测任务最惊险环节

据介绍,火星捕获是火星探测任务中技术风险最高的环节之一。由于火星捕获窗口的唯一性,捕获的成败决定了火星探测任务的成败,这一点火制动过程通常被称为“踩刹车”。

“刹车踩早了,探测器速度降得过低,探测器会坠入大气层撞击火星,刹车踩晚了,探测器就不能被火星引力捕获,从而飞离火星。”科研人员对记者表示。

据介绍,为了精确把控发动机的开关时机,环绕器在近火捕获前需要由地面对其进行精确的无线电测定轨,再结合从环绕器上光学自主导航仪器中获得的导航信息,得到环绕器和火星的精确位置。

制动过程中,依靠可靠的捕获策略,确保探测器处于“捕获走廊”直至进入环火轨道。此外,制动过程还需要火星环绕器具备自主应对器上突发故障能力,确保火星捕获过程开展顺利可靠。

成功捕获进入环火轨道后,火星探测器会进行一系列轨道调整进入停泊轨道,将近火点调整到着陆点上空附近,并且在每次经过近火点时对巡视器着陆区域进行详查,为着陆巡视器的下一步着陆做好准备。

降轨进入,释放着陆巡视器进入火星大气(探测器抓总研制单位航天科技集团五院提供)

降轨进入,释放着陆巡视器进入火星大气

据介绍,探测器进入火星捕获轨道后,经过数次轨道调整进入周期约2个火星日的停泊轨道。

火星探测器会在停泊轨道运行约75天,开展若干次预着陆区成像探测,并将成像数据回传至地面,完成着陆巡视器预选落区的预探测和进入点位置调整动作。

在确认着陆条件满足要求后,环绕器择机进行一次降轨机动,进入火星进入轨道,作释放着陆巡视器的最后准备。降轨完成后,着陆巡视器与环绕器分离。分离结束后,着陆巡视器进行火星大气进入段的飞行,火星环绕器则进行升轨机动,将轨道拉起返回到停泊轨道,为下一步进入中继轨道做好准备。

在停泊轨道上,火星环绕器将再次进行轨道调整,进入中继轨道,开始执行与着陆巡视器的中继通信任务。火星环绕器在中继轨道上运行大约3个月,在地球与着陆巡视器之间搭建起沟通的桥梁。

在完成3个月的火星中继任务后,火星环绕器在近火点进行制动降轨,进入科学探测轨道,并在该轨道上继续运行1个火星年,执行火星全球遥感探测任务。 

着陆器抵达火星表面,开展巡视探测(探测器抓总研制单位航天科技集团五院提供)

责任编辑:张彤


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