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火星卫星|科普：细数火星环绕器三大阶段的关键动作

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火星卫星|科普：细数火星环绕器三大阶段的关键动作
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2020年7月23日 ， 我国首次自主火星探测任务“天问一号”探测器在文昌航天发射场搭载长征五号遥四运载火箭成功发射 。
火星环绕器由中国航天科技集团八院抓总研制 。 自发射以来 ， 环绕器经历了地火转移段、制动捕获段、环火飞行段等飞行过程 ， 成功完成火星制动捕获 ， 完成了“绕、着、巡”三大目标中环绕探测目标 。 此后 ， 环绕器成功释放着陆巡视器并提供中继服务 ， 为着陆、巡视探测目标的顺利实现奠定了坚实基础 。
地火转移段：数次变轨成功到达火星
环绕器在地火转移期间 ， 完成了地月成像、四次中途修正、深空自拍、深空机动 ， 在抵达火星前利用高分相机对火星进行了拍摄 。
地月成像：2020年7月27日 ， 环绕器在飞离地球约120万公里处回望地球 ， 利用光学导航敏感器对地球、月球成像 ， 获取了清晰地月合影 。 在这幅黑白合影图像中 ， 地球与月球一大一小 ， 均呈新月状 ， 在茫茫宇宙中交相辉映 。
四次中途修正：2020年8月2日7时、2020年9月20日23时、2020年10月28日22时、2021年2月5日20时 ， 环绕器完成了四次中途轨道修正 ， 对3000N发动机及120N、25N推力器的在轨性能、工作模式进行了全面验证 。
深空自拍：2020年10月1日 ， 中国国家航天局发布了天问一号探测器飞行图像 ， 图上的五星红旗光彩夺目 ， 呈现出鲜艳的中国红 ， 这是我国探测器采用分离测量传感器完成首次深空“自拍” 。
深空机动：2020年10月09日23时 ， 探测器3000N发动机开机工作近500s ， 顺利完成深空机动 。
首幅火星图像：2021年2月5日 ， 国家航天局发布了天问一号在距离火星约220万公里处 ， 获取的首幅火星图像 。 本次成像采用环绕器高分辨率相机的黑白成像模式 。
制动捕获段：精准刹车捕获火星
2021年2月10日19时52分 ， 天问一号探测器实施近火制动 ， 3000N发动机开机工作约15分钟 ， 探测器顺利进入近火点高度约400公里 ， 远火点高度180000公里 ， 周期约10天 ， 倾角约10度的大椭圆环火轨道 ， 成为我国第一颗人造火星卫星 ， 实现“绕、着、巡”第一步“绕”的目标 ， 环绕火星获得成功 。
2021年2月12日 ， 中国国家航天局发布天问一号制动捕获过程动态影像 ， 火星大气层及表面形貌清晰可见 。
环火飞行段：为火星着陆保驾护航
环火飞行段主要完成停泊轨道调整、降轨进入、中继通信及科学探测 。
停泊轨道调整：2021年2月15日17时 ， 天问一号探测器运行至远火点 ， 实施远火点轨道机动 ， 3000N发动机点火工作 ， 将环火轨道从倾角10度的大椭圆轨道调整为火星极轨大椭圆轨道（轨道倾角约86度） ， 并将近火点高度调整至约280公里 。 2021年2月20日20时 ， 探测器实施第二次近火制动 ， 进入周期约为3.5天的停泊调相轨道 。 2021年2月24日6时 ， 探测器实施第三次近火制动 ， 进入近火点高度280公里 ， 远火点高度57000公里 ， 周期为49.2小时（约2个火星日）的停泊轨道 。 在停泊轨道 ， 环绕器利用中分相机、高分相机等载荷设备对火星南北极和预定着陆区进行详查 ， 为着陆巡视器的安全着陆做好准备工作 。
降轨进入：2021年5月15日 ， 在释放着陆巡视器当圈的近火点前约6个小时 ， 环绕器进行降轨机动 ， 降轨完成后建立两器分离姿态 ， 经地面判断允许后 ， 释放着陆巡视器 。 分离结束后 ， 环绕器进行升轨机动 ， 将轨道拉起返回到停泊轨道 ， 为着陆巡视器建立实时中继通信链路 。 着陆巡视器进行火星大气进入段的飞行 。
中继通信：环绕器在停泊轨道上运行1圈后到达近火点 ， 进行第四次近火制动 ， 进入中继轨道 ， 执行与着陆巡视器的中继通信任务 ， 为地面和着陆巡视器搭建沟通的桥梁 ， 中继轨道运行约3个月 。
科学探测：环绕器完成中继任务后 ， 在近火点进行第五次制动降轨 ， 进入使命轨道 ， 利用环绕器上搭载的7种有效载荷对火星表面及其次表层开展科学探测 ， 完成火星全球遥感探测任务 。

作者：史博臻 黄帆
编辑：张天弛
责任编辑：徐晶卉
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