■自2020年7月23日成功发射 ， “天问一号”已飞行202天 ， 完成1次深空机动和4次中途修正 ， 抵达火星时探测器飞行里程约4.75亿千米 ， 距离地球约1.92亿千米
■“天问一号”是我国首次火星探测任务 ， 计划通过一次发射 ， 实现“绕、着、巡” ， 即火星环绕、着陆和巡视探测三大目标 ， 这在世界航天史上尚属首次
■“天问一号”探测器环绕器部分携带的中分辨率相机、高分辨率相机、磁强计、矿物光谱分析仪、离子与中性粒子和能量粒子探测仪等载荷将陆续开始工作 ， 对火星开展多维度探测
采访人员从国家航天局获悉 ， 2021年2月10日19时52分 ， 我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动 ， 环绕器3000牛轨控发动机点火工作约15分钟 ， 探测器顺利进入近火点高度约400千米 ， 周期约10个地球日 ， 倾角约10°的大椭圆环火轨道 ， 成为我国第一颗人造火星卫星 ， 实现“绕、着、巡”目标的第一步 ， 环绕火星成功 。
专家介绍 ， 火星捕获制动是指探测器在抵近火星时 ， 通过主发动机长时间点火 ， 使得在行星际空间高速飞行的探测器大速度增量减速 ， 从而能够被火星引力场捕获 ， 进入绕火轨道 。 作为火星探测任务中技术风险最高、技术难度最大的环节之一 ， 制动捕获的机会是唯一的 ， 关系着整个工程任务的成败 。 捕获过程中 ， 火星环绕器需要准确地进行点火制动 ， 只有点火时机和时长都分秒不差 ， 才能形成理想的目标捕获轨道 。
首次火星探测任务由地火转移阶段进入火星捕获阶段后 ， “天问一号”探测器环绕器部分携带的中分辨率相机、高分辨率相机、磁强计、矿物光谱分析仪、离子与中性粒子和能量粒子探测仪等载荷将陆续开始工作 ， 对火星开展多维度探测 。
【制动|“天问一号”绕火成功】自2020年7月23日成功发射以来 ， “天问一号”已累计飞行202天 ， 完成1次深空机动和4次中途修正 ， 抵达火星时探测器飞行里程约4.75亿千米 ， 距离地球约1.92亿千米 ， 探测器和地球通信单向时延约10.7分钟 ， 各系统状态良好 。 后续 ， “天问一号”探测器还将经过多次轨道调整 ， 进入火星停泊轨道 ， 开展预选着陆区探测 ， 计划于2021年5月至6月间择机实施火星着陆 ， 开展巡视探测 。
“天问一号”·深阅读
“刹车”减速 ， 被“捕获”：进入环火轨道
万物之间皆有引力 ， “大物体”的超大引力把小物体“拽”过去 ， 这个过程可以简单理解为“天问一号”探测器被火星引力“捕获” 。
“刹车”动作极其关键 。 探测器到达火星引力范围之内后 ， 需要“踩刹车”制动 ， 为探测器减速 ， 避免探测器飞出或撞上火星 。 被火星精准“捕获”后 ， 探测器成为一颗火星卫星 ， 进入绕火飞行阶段 。
不久前 ， 嫦娥五号探测器在抵达月球后进行了一次“刹车” ， 完成了近月制动；而相对于探月任务 ， “天问一号”的近火制动要困难得多 。
机会仍只有一次 ， 但是由于地火距离太远 ， 通信时延超过了10分钟 ， 地面不能做任何实时控制和干预 。 “我们将发动机开机指令作为程序控制 ， 已经固化在程序里面了 ， 全靠程序自主开展 。 ”中国航天科技集团五院、“天问一号”探测器副总指挥李振才说 ， 以往会听到飞控团队下达“发动机开机”的指令 ， 而这一次 ， 探测器将自己判断并自动执行开机 ， 地面团队只能在近一个小时后根据遥测数据得知最终的“刹车”完成情况 。
截至2月10日 ， “天问一号”已在轨飞行约202天 ， 目前探测器各系统状态良好 。
完成四次中途修正 ， 落火：还需约3个月
2020年7月23日12时41分 ， 我国首次火星探测任务“天问一号”探测器升空 ， 飞行2000多秒后探测器成功进入预定轨道 ， 开启奔火之旅 。
地火旅途“亿里迢迢” ， 火星与地球间距离呈周期性变化 ， 最近时约5000万公里 ， 最远时可达4亿多公里 。 由于地球和火星也都在绕着太阳运动 ， 探测器飞行的里程比它与地球间的距离更远 。 据了解 ， 当“天问一号”探测器抵达火星附近时 ， 距离地球约1.9亿公里 ， 总飞行里程将达到4.7亿千米 。
此时距离发射已过去半年多时间 。 这段日子里 ， “天问一号”沿着“弧线”轨道一路追逐火星 ， 目前已成功完成地月合照、探测器“自拍”、四次中途修正、深空机动、载荷自检等工作 。
2月5日晚 ， 为确保按计划实施火星“捕获” ， “天问一号”探测器发动机点火工作 ， 顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正 。
与此同时 ， 一张“靓照”刷屏了 。 “天问一号”传回的首幅火星图像公布 ， 这是中国探测器首次拍摄到火星的图像 ， 由“天问一号”在距离火星约220万公里处拍下 。 图中 ， 火星阿茜达利亚平原、克律塞平原、水手谷等标志性地貌清晰可见 。
“天问一号”的着陆点 ， 是火星北半球的乌托邦平原 。 不过 ， 近火制动后 ， 它还要绕火星科学考察飞行3个月左右 ， 对着陆区进行初步探查 ， 才能在气候条件好的时候择机着陆 。
中国首次火星探测任务总设计师张荣桥表示 ， 火星探测工程的最大特点是距离远、环境新 ， “航天器设计的逻辑是先了解要去的环境 ， 通过各种技术、手段、措施来保障航天器适应这个环境 ， 但深空探测的特点是要去一个尚不确知的环境 。 ”
“目前我们对火星的了解还很有限 ， 从环火到落火 ， 中间这段时间 ， 探测器会对着陆区做一个预探测 ， 让我们着陆的时候更安全、更可控 。 ”中国航天科技集团五院火星探测器总体主任设计师王闯告诉采访人员 。
一次任务实现环绕、着陆：着陆是关键时刻
“天问一号”是我国首次火星探测任务 ， 计划通过一次发射 ， 实现“绕、着、巡” ， 即火星环绕、着陆和巡视探测三大目标 ， 这在世界航天史上尚属首次 。
约3个月后的着陆是又一关键时刻 。 火星大气稀薄 ， 不确定性高 。 下降时 ， 着陆器进入火星大气层的速度高达每小时18000公里 ， 超高速摩擦会产生超高温度 ， 在经历上千摄氏度高温的考验后 ， 将在降落伞的帮助下减速 。 随后 ， 它将开启全自动驾驶模式 ， 自主完成减速、悬停 ， 避开火星表面复杂地形后 ， 缓缓落至火星表面 。 整个过程只能依靠探测器上的GNC（导航、制导、控制）系统自主执行 。
这一过程被人们形容为“黑色7分钟” ， 惊心动魄 ， 难度极大 。
“我们这次火星探测任务最核心、最难的地方 ， 就是探测器进入火星大气后气动外形和降落伞减速的过程 ， 只有一次机会 。 ”中国航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲表示 ， 研制团队做了充分的准备 ， 专门设计了全新气动外形、新型降落伞等 。
“天问一号”探测器上还搭载了我国第一辆火星车 。 软着陆后 ， 火星车将“开”到火星表面开展探测 。 目前 ， 火星车征名活动正在进行 ， 共有十个名字入围 ， 分别是弘毅、麒麟、哪吒、赤兔、祝融、求索、风火轮、追梦、天行和星火 。 据悉 ， 最终确定的中国首辆火星车名称 ， 将于“天问一号”探测器着陆火星之际择机公布 。
“天问一号”·声音
欧洲航天局国际关系部门负责人卡尔·伯奎斯特：
“天问一号”执行的火星探测任务很艰巨 。 近些年来 ， 中国为探索太阳系作出巨大贡献 ， 特别是中国通过实施探月工程 ， 成功将月壤样本带回地球 。 全世界的科学家都希望研究这些样品 ， 了解中方对这些样品的分析成果 。
俄航天史专家热列兹尼亚科夫：
中国在太空探索方面已迈出的步伐 ， 如嫦娥四号探测器在月球背面软着陆 ， 嫦娥五号返回器带回月壤 ， 均取得巨大成就 ， 体现了中国航天专业人员的实力 。 “天问一号”探测器正在履行中国首次探索地外行星的使命 ， 我和同事们期盼此次火星考察取得成功 ， 其考察成果无疑将为太空科研作出重要贡献 。
“天问一号” 传回首幅火星图像
2月5日20时 ， “天问一号”探测器发动机点火工作 ， 顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正 ， 以确保按计划实施火星捕获 。 国家航天局同步公布了“天问一号”此前在距离火星约220万公里处获取的首幅火星图像 。
图为国家航天局公布的“天问一号”在距离火星约220万公里处获取的首幅火星图像及火星部分标志性地貌标示 。 （资料图片）
本组文图据新华社、新华社客户端
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