火星探測 (續)

 　　今天19時52分，中國首次火星探測任務天問一號探測器實施近火捕獲制動，環繞器3000N軌控發動機點火工作約15分鐘，距離地球約1.92億公里的探測器順利進入環火軌道，成為中國第一顆人造火星衛星，實現“繞、著、巡”第一步“繞”的目標。火星引力的“捕獲視窗”有限，要求探測器在15分鐘內將速度從28 km/s降低至約1 km/s。在資料通信單向時間延遲超過10.7分鐘的情況下，探測器必須完全依靠自身實現點火方向和點火時長的精確控制，分秒不差。

　　首次火星探測任務由地火轉移階段進入火星捕獲階段後，天問一號環繞器攜帶的中解析度相機、高解析度相機、磁強計、礦物光譜分析儀、離子與中性粒子和能量粒子探測儀等載荷將陸續工作，開展多維度探測。

15分鐘精準制動完美變軌

　　中國航太科技集團八院的專家表示，探測器制動捕獲的機會是唯一的，是火星探測任務中技術風險最高、技術難度最大的環節之一，關係著整個工程任務的成敗。本次制動捕獲的成功，不僅考驗了地面測控系統深空高精度測定軌能力，還進一步驗證了火星環繞器的各項高可靠設計。

　　專家介紹，火星制動捕獲是指探測器在抵近火星時，通過主發動機長時間點火，使得在行星際空間高速飛行的探測器大速度增量減速，從而能夠被火星引力場捕獲，進入繞火軌道。面對“捕獲視窗”，火星環繞器需在15分鐘內準確地進行點火制動，只有點火時機和時長都分秒不差，才能形成理想的目標捕獲軌道。

　　本次火星探測任務捕獲時，探測器目標軌道距離火星最近處僅400公里，一不留神就會撞擊火星或飛離火星。地面測控系統的深空測控網和甚長基線干涉測量網通過接收探測器持續發射的高穩定度無線電信號，經連續計算獲得高精度的軌道資料，確保探測器能在預定的時間、預定的高度順利進入捕獲走廊，實施變軌動作。

5月至6月擇機降火探測

　　由於制動捕獲時探測器距離地球1.92億公里，單向通信時延達到了10.7分鐘，地面無法對整個過程進行即時監控，只能依靠探測器自主執行捕獲策略。八院的火星環繞器團隊設計了器務自主管理器雙大腦、姿軌控電腦三核心、測控通信多通道切換策略、發動機雙關機策略、3000N和120N發動機兩重保險等多項技術，極大提升了系統可靠性，為制動捕獲過程探測器安全護航。

　　國家航天局表示，自2020年7月23日成功發射以來，天問一號探測器已累計飛行202天，完成1次深空機動和4次中途修正，抵達火星時飛行里程約4.75億公里，距離地球約1.92億公里，各系統狀態良好。後續天問一號還將經過多次軌道調整，進入火星停泊軌道，開展預選著陸區探測，計劃於2021年5月至6月擇機實施火星著陸，開展巡視探測。

天問一號由地球到火星的航程

❶長征五號運載火箭搭載火星探測器發射升空

❷探測器在器箭分離後經過約7個月巡航飛行被火星捕獲

❸環繞器環繞火星飛行後要與着陸巡視器分離，進入任務使命軌道開展對火星全球環繞探測地球到火星怎麼走 ？

❹着陸巡視器與環繞器分離後進入火星大氣，經過氣動外形減速、降落傘減速和反推發動機動力減速，最後下降陸在火星表面

❺火星車駛離着陸平台，開始火星表面巡視探測

天問接近火星制動時　機會只此一次

 難點 1

　　捕獲須「一剔過」

　　•當探測器抵達火星附近後，如果沒有制動或制動力不夠，它會脫離火星引力繼續環繞太陽運行，下次再跟火星交會就不知是何年何月了。這也就是前文所說制動捕獲機會的唯一性。

難點 2

　　精準控制點火

　　•探測器是在一個飛行弧段內持續減速，制動點火的時間需要精密計算和精準控制。如果制動時間過長導致制動力度過大，探測器也會面臨墜毀的風險。

難點 3

　　全程自主控制

　　•探測器抵達火星時與地球距離遠，通信延時長，地面無法實時監視和控制，整個制動過程必須由探測器自主完成，這對探測器的自主控制提出了很高要求。