文(wen)章來(lai)源：新華社 發布時(shi)間：2021-10-12
新華社(she)北(bei)京10月9日電 10月9日，在我國首次(ci)火(huo)星(xing)探(tan)測任(ren)務(wu)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)控(kong)制團(tuan)隊努(nu)力下，“天(tian)問(wen)(wen)一(yi)號”探(tan)測器順(shun)利(li)完成深(shen)空機(ji)動。至此(ci)，探(tan)測器的飛(fei)(fei)(fei)行(xing)軌(gui)道變為能夠準確被火(huo)星(xing)捕(bu)獲的、與火(huo)星(xing)精確相交的軌(gui)道。截(jie)至深(shen)空機(ji)動前(qian)(qian)，“天(tian)問(wen)(wen)一(yi)號”已(yi)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)超過78天(tian)，距離地球超過2900萬公里(li)，目前(qian)(qian)探(tan)測器各系(xi)統(tong)狀態(tai)良好(hao)。對我國首次(ci)火(huo)星(xing)探(tan)測任(ren)務(wu)而言，此(ci)次(ci)深(shen)空機(ji)動意(yi)義重(zhong)大。
什么是深空機動？與軌道修正有何區別？
深(shen)空機(ji)動(dong)是指(zhi)在(zai)地火轉移段實施的(de)一(yi)次變(bian)(bian)(bian)軌機(ji)動(dong)。中國航(hang)天科技集團八院火星(xing)環繞器(qi)團隊(dui)專家(jia)表示，通過深(shen)空機(ji)動(dong)可以(yi)改(gai)變(bian)(bian)(bian)探(tan)測器(qi)原(yuan)有的(de)飛(fei)行速度和方向，使其能夠沿著變(bian)(bian)(bian)軌后的(de)軌道順利飛(fei)行至火星(xing)。
專家(jia)介(jie)紹，執行深空機動是(shi)運載火(huo)箭(jian)入軌(gui)彈道和地火(huo)轉移軌(gui)道聯合優化的結(jie)果(guo)，能夠提升運載的發射能力、增加探(tan)測器的發射質(zhi)量，使探(tan)測器可以(yi)攜(xie)帶更多的推(tui)進劑(ji)，更好地完成探(tan)測任務。
此前，“天問(wen)一號(hao)”已(yi)完(wan)成(cheng)兩次軌(gui)(gui)道(dao)中(zhong)途修(xiu)正。專家表示(shi)，與速(su)度增量較(jiao)小、發動機工作(zuo)較(jiao)短的常規中(zhong)途修(xiu)正不同，深空機動過程中(zhong)，探測(ce)(ce)器由發射入軌(gui)(gui)的逃(tao)逸轉移(yi)軌(gui)(gui)道(dao)變軌(gui)(gui)為(wei)精(jing)確到(dao)達火星(xing)的軌(gui)(gui)道(dao)，速(su)度增量大、發動機工作(zuo)時間(jian)長，對探測(ce)(ce)器控制和推進系統提出了(le)極(ji)高要求。
如何實現深空機動？
執行深(shen)空(kong)機動任務需要飛行控制(zhi)團隊根據預定到(dao)達火(huo)星時(shi)間、軌(gui)道參數(shu)與(yu)即時(shi)測控定軌(gui)參數(shu)制(zhi)定深(shen)空(kong)機動變軌(gui)策略，完成(cheng)對應的探測器姿(zi)態和軌(gui)道控制(zhi)，確保(bao)探測器在深(shen)空(kong)機動后處(chu)于與(yu)火(huo)星精確相交的軌(gui)道上。
“‘天問一(yi)號(hao)’在(zai)跑，地球在(zai)跑，火星也在(zai)跑。目(mu)前‘天問一(yi)號(hao)’已經距(ju)離地球超過2900萬(wan)公里，我(wo)們互相(xiang)之間的時延已經比較大了，所以很多動作都(dou)(dou)要(yao)靠我(wo)們事先(xian)設(she)計(ji)和探(tan)(tan)測器(qi)自己完成，這些都(dou)(dou)具有難度和挑戰(zhan)。”我(wo)國首(shou)次火星探(tan)(tan)測任務“天問一(yi)號(hao)”探(tan)(tan)測器(qi)副總指揮(hui)張玉花(hua)說(shuo)。
為了(le)完(wan)成地面測(ce)控(kong)的精(jing)(jing)密定(ding)(ding)軌(gui)(gui)(gui)和(he)探(tan)測(ce)器上精(jing)(jing)確(que)自(zi)主的軌(gui)(gui)(gui)道控(kong)制(zhi)(zhi)，此次(ci)深空機動(dong)中，地面對探(tan)測(ce)器的定(ding)(ding)軌(gui)(gui)(gui)任務(wu)由我國深空測(ce)控(kong)站(zhan)和(he)天(tian)文臺(tai)共同(tong)完(wan)成，準確(que)保(bao)證了(le)探(tan)測(ce)器變軌(gui)(gui)(gui)的精(jing)(jing)密定(ding)(ding)軌(gui)(gui)(gui)需求。為了(le)能夠精(jing)(jing)確(que)自(zi)主控(kong)制(zhi)(zhi)軌(gui)(gui)(gui)道，火星環繞(rao)器裝備了(le)具備故障識別與自(zi)主處理能力的計算機，充分保(bao)證了(le)軌(gui)(gui)(gui)道控(kong)制(zhi)(zhi)的精(jing)(jing)度和(he)可靠性(xing)。
深空機動對火星探測好處多
據悉，通過使用深空機動進行軌(gui)道設(she)計(ji)和軌(gui)道控制，不但成功增加了(le)探測器的推進劑攜帶(dai)量(liang)，還實現了(le)三方(fang)面目(mu)標。
首(shou)先，深空機動(dong)(dong)(dong)將一(yi)個大的(de)捕獲(huo)速度增量分解為兩次相對較小的(de)速度增量，有利于(yu)減小發(fa)動(dong)(dong)(dong)機單(dan)次工作時間，保證發(fa)動(dong)(dong)(dong)機工作的(de)可(ke)靠性。同時，深空機動(dong)(dong)(dong)的(de)實施有利于(yu)3000N發(fa)動(dong)(dong)(dong)機的(de)標(biao)定，過程中可(ke)對3000N發(fa)動(dong)(dong)(dong)機進行(xing)推力(li)和(he)比沖(chong)標(biao)定，而(er)精(jing)確(que)的(de)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機標(biao)定參數可(ke)以(yi)更好地確(que)保火(huo)星(xing)捕獲(huo)的(de)精(jing)度。
此(ci)外，通(tong)(tong)過深空機(ji)動，八院火星環繞器(qi)(qi)研制(zhi)團隊實現了對探(tan)測(ce)器(qi)(qi)到達時(shi)間(jian)的(de)優(you)化，能夠得(de)到更(geng)加有利(li)的(de)捕(bu)獲點(dian)處的(de)光照條件和通(tong)(tong)信條件，也使捕(bu)獲時(shi)探(tan)測(ce)器(qi)(qi)經歷的(de)火影時(shi)間(jian)（探(tan)測(ce)器(qi)(qi)進入太陽(yang)光被(bei)火星遮(zhe)擋的(de)陰影區）和通(tong)(tong)信盲(mang)區時(shi)間(jian)更(geng)短。
3億公里之遙精確瞄準 精度優于設計指標
此(ci)次(ci)深空機動(dong)中，環繞(rao)器距離瞄準(zhun)的(de)火星位置(zhi)約(yue)(yue)3億公(gong)(gong)里(li)(li)，誤差控制約(yue)(yue)200公(gong)(gong)里(li)(li)，這相當于從北京到上海約(yue)(yue)1200公(gong)(gong)里(li)(li)的(de)距離中瞄準(zhun)一個直徑約(yue)(yue)0.8米的(de)目標，難度可想而知。
在飛(fei)行(xing)控制團隊的(de)(de)不(bu)懈努力下(xia)，此次深空機動控制的(de)(de)實際(ji)精度優(you)于設計指標。后續，工作人員將根(gen)據探(tan)測器實際(ji)飛(fei)行(xing)狀態，迭代(dai)優(you)化中途修(xiu)正策略，利用(yong)中途修(xiu)正持續對到達(da)火星的(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)進(jin)行(xing)精確(que)修(xiu)正，確(que)保探(tan)測器能(neng)夠按計劃準(zhun)確(que)進(jin)入火星捕獲走(zou)廊，被火星引力捕獲進(jin)入環火軌(gui)(gui)道(dao)，開展著(zhu)陸火星的(de)(de)準(zhun)備和后續科學探(tan)測等(deng)工作。
【責(ze)任(ren)編輯：趙(zhao)藝涵(han)】