探测器|天问一号探测器进入火星轨道这脚“刹车”很关键_着陆|发动机|系统|制动|姿态控

“天问一号”着陆平台和火星车效果图

2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施火星捕获制动，发动机工作约15分钟后，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10o的大椭圆环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星，实现此次任务“绕、着、巡”目标的第一步，成功开启环绕火星模式。
成都商报-红星新闻从中国航天科技集团六院获悉，由该院研制的“天问一号”推进系统完美工作， 3000N主发动机实施800多秒的点火刹车制动，帮助我国首个火星探测器进入环绕火星轨道。
阿联酋穆罕默德·本·拉希德航天中心负责科学和技术事务的助理总干事萨利姆·马里：
我们成功将“希望”号探测器送入环火星轨道，中国的“天问一号”随后也成功入轨，这些探索将造福于整个世界。
英国萨里空间中心“自主和机器人系统空间技术实验室”主任高扬教授：
这标志着中国航天事业向深空探测又迈进了坚实的一步。
俄罗斯国立施滕贝格天文研究所高级研究员弗拉基米尔·苏尔金：
近些年中国航天科技发展迅猛，探月工程大获成功。与之相比，火星考察任务更加复杂，我希望“天问一号”顺利进抵火星，其携带的火星车成功降落到火星表面。
“踩刹车”
【探测器|天问一号探测器进入火星轨道这脚“刹车”很关键】错过出口探测之旅可能夭折
自2020年7月23日成功发射以来， “天问一号”探测器已累计飞行202天，抵达火星时飞行里程约4.75亿千米，距离地球约1.92亿千米，器地通信单向时延约10.7分钟，各系统状态良好。
采访人员从中国航天科技集团六院了解到，在“天问一号”火星探测器上，六院研制交付了着陆巡视器和环绕器的推进分系统，共计48台大大小小的发动机。这些发动机的任务，就是分别为着陆巡视器着陆过程中悬停、避障及缓速下降过程提供可靠动力，为环绕器提供轨道转移、制动捕获、轨道调整以及姿态控制所需的精准动力。
据了解，地火转移轨道就像是一条以太阳为中心的椭圆形闭环高速，火星只是这条高速上的一个出口，一旦推进系统不能及时点火制动踩刹车，帮助探测器从火星出口下高速，那就只能错过出口，并且需要数年时间，才能到下次路过该出口了。一旦出现这样的情况，那么“天问一号”火星探测之旅，就极有可能面临中途夭折的危险。
为了避免这一现象发生，在这一极为关键的刹车阶段，航天六院探火推进系统研制团队设计了精准的刹车方案。
“开门红”
近火制动后入轨精度很高
“天问一号”火星探测器推进系统抓总研制单位六院801所深空探测系统部部长李和军介绍，此次“天问一号”环绕器推进系统发动机实施点火制动，通过发动机推力减速控制，来降低探测器的速度，使其能够被火星引力所捕获，这一动作被人们形象地称为“踩刹车” 。
探测器自发射入轨以来，环绕器推进分系统已圆满完成了4次中途修正和1次深空机动变轨任务，分系统二十多台轨姿控发动机均通过了在轨点火考核，发动机推力参数精准、正常，分系统各参数稳定、正常。
航天六院发动机型号总师、11所3000N探火主发动机技术负责人兰晓辉说，此次3000N发动机工作是该型号发动机工作时间最长的一次点火，工作状态非常完美，近火制动后入轨精度很高，为后续环火飞行的顺利开展赢得了“开门红” 。此次刹车制动后， “天问一号”从绕日大椭圆轨道变为火星轨道，将为后续火星环绕探测、火星表面软着陆及巡视探测奠定最关键的一步。
后续“天问一号”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月择机实施火星着陆，开展巡视探测。
成都商报-红星新闻采访人员任江波
着陆火星两道难关
成功着陆火星， “天问一号”还要迈过几道关？国家航天局探月与航天工程中心副主任、中国首次火星探测任务新闻发言人刘彤杰在接受媒体采访时介绍：
第一道难关，在火星轨道上环绕2至3个月之后还要寻找一个非常好的小窗口，让它进入到火星大气并完成着陆。火星是有大气的，其大气的密度是地球大气的1%左右。它在减速过程中有大气减速、气动减速、降落伞减速，还有反推发动机减速，最后靠着陆腿着陆在火星表面，吸收撞击的能量，这个过程非常难。由于距离相当远，从火星回传到地球控制地面站也有很大时延，不可能实现实时控制。所以，进入、减速、软着陆这个过程是靠“天问一号”自主完成一系列动作，不是靠地面控制。
第二道难关，软着陆在火星表面后，工作还不算做完，还要把火星车释放到火星表面上，让它走起来并开展探测。火星车上6个科学仪器要发挥作用，难度也很大，因为我们对火星表面的环境认知还相当少。如果软着陆在火星表面上，落得不够平坦或姿势不够正，火星车怎么开下来呢？可以从轨道的前面下，也可以从后边下，就看当时落下去的姿态、地形等情况。
二月探火三“星”闪耀
从2月9日至18日，阿联酋“希望”号探测器、中国“天问一号”探测器、美国“毅力”号火星车会陆续飞抵火星。为何它们都在此时探测火星？专家解释说，这与航天器飞赴火星的窗口期和3国探测火星的规划不谋而合有关。
俄罗斯知名航天历史学家亚历山大·热列兹尼亚科夫对采访人员说，作为紧邻地球的行星，火星一直吸引着人类。除了用天文望远镜观测外，探测器是研究火星的主要工具。 “火星与地球的相对位置，使发射火星探测器的时机选择非常重要，当二者距离较近时派遣探测器远赴火星，可减少探测器能耗，缩短其抵达火星的时间。此前最近的火星探测器发射窗口期是2020年7月，因此阿联酋、中国、美国的探测器先后于当月出发，抵达火星的时间也相近” 。
全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩对采访人员说，此次派遣航天器飞赴火星的3个国家，其空间探测规划各异，启动本次任务的时间却不谋而合。发射航天器探测火星的窗口期每隔26个月有一次，美国差不多每隔26个月便有与火星研究相关的航天发射，派遣“毅力”号火星车飞赴火星是既定任务，其启程时间就在最近的一个发射窗口期，即2020年7月底。据新华社

本网站所刊登的所有内容, 包括但不限于图片、文字及多媒体形式的新闻、信息等, 未经著作权人合法授权, 禁止一切形式的下载、转载使用或者建立镜像。获得合法授权的, 应在授权范围内使用, 必须为作者署名并注明“来源: 成都商报”字样。违反上述声明者, 本网将依法追究其相关法律责任。
侵权举报电话: 028-86783636