天问|绕、落、巡 “天问”问天三合一
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天问一号探测火星示意图 。 国家航天局供图
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天问一号完美飞天 。 新华社发
7月23日12时41分 ， 中国首次火星探测任务天问一号探测器发射升空 。 天问之旅的开启 ， 迈出了中国自主开展行星探测的第一步 。 探测器升空并进入地火转移轨道后 ， 将飞行约7个月的时间抵达火星附近 ， 通过刹车进入环火轨道 ， 并择机开展着陆、巡视等任务 ， 进行火星科学探测 。
一次性完成环绕、着陆、巡视三步走探测方案 ， 天问一号的壮举在全球尚属首次 。 如果任务获得成功 ， 中国将成为世界上首次探索火星即完成软着陆任务的国家 ， 并成为继美国之后第二个完成火星漫游的国家 。
对宇宙的追问、对行星的探索 ， 寄托着中华民族的航天梦想 。 天问一号三合一的奔火之旅 ， 将获取珍贵的火星数据 ， 推动中国深空探测迈向纵深 。
漫漫奔火路
刹车变轨是关键
奔向火星 ， 考验重重 。 不论是长达7个月的地火飞行 ， 还是进入火星轨道的刹车变轨 ， 抑或最远距离达4亿公里的测控通信……相比登月所跨越的38万公里 ， 地球到火星几千万公里的旅程 ， 充满着挑战和凶险 。
探测器在经过长途飞行后 ， 如何成功被火星的引力场捕获 ， 是任务中的关键点之一 。 利用火箭助推 ， 探测器获得了摆脱地球引力的能量 ， 使用精心设计的转移轨道 ， 探测器能够最终顺利抵达火星附近 。
据专家介绍 ， 天问一号升空后的漫长旅途中 ， 科技人员会根据轨道的具体情况 ， 不断修正探测器的飞行方向 。 在飞向火星的过程中 ， 能够被火星引力捕获的机会只有一次 。 但在捕获时 ， 探测器距离火星仅400公里 ， 而探测器相对火星的速度高达4到5公里每秒 ， 因此到达火星附近时要及时刹车 。
首次火星探测任务新闻发言人、国家航天局探月与航天工程中心副主任刘彤杰介绍 ， 捕获过程中 ， 火星环绕器需要准确进行点火制动 ， 如果制动点火时间过长 ， 探测器速度下降过多 ， 探测器就会撞上火星 ， 如果制动点火时间过短、探测器速度过快 ， 就会飞离火星从而无法进入环绕轨道 ， 这对环绕器的自主导航与控制提出了极高要求 。
实现完美捕获 ， 主要靠自己 。 被火星捕获时 ， 火星探测器距离地球1.93亿公里 ， 单向通信时延达到10.7分钟 ， 地面无法对这一制动过程进行实时监控 ， 只能依靠探测器自主执行捕获策略 。
此外 ， 在制动过程中 ， 环绕器需要在自身出现突发状况时自主完成相应处理 ， 以最大限度保证火星捕获成功 。 为了解决超远距离通信问题 ， 火星环绕器还装备了测控数传一体化系统 ， 实现了系统重量轻、通信效率高、通信链路可靠的目标 。
恐怖7分钟
分离着陆难度高
被火星成功捕获后 ， 探测器便开始了在环火轨道上的飞行 ， 这个过程要持续几个月 。 但天问一号并非只是绕圈奔跑 ， 同时还要为下一步的着陆停泊进行忙碌和准备 。
如何选择着陆地点？据专家介绍 ， 火星车重量约为200公斤 ， 由太阳能板供电 。 假使其在火星北半球降落 ， 供电系统可能会因阳光强度不足而受到影响 ， 所以比较理想的情况是在赤道附近着陆 。 目前可能的着陆区域为火星上最大的平原——乌托邦平原上的两个初步站点 。 地面控制环绕器上的高分相机将对首选着陆区进行详细勘察 ， 并拍照成像 ， 供着陆巡视器之后着陆 。
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