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2月24日，中國(guo)首次火(huo)(huo)星(xing)探測任務(wu)天(tian)問(wen)一(yi)號再傳喜(xi)訊(xun)。當日6時29分，天(tian)問(wen)一(yi)號探測器(qi)成功實(shi)施第三次近火(huo)(huo)制動(dong)，進入(ru)近火(huo)(huo)點280千米(mi)、遠火(huo)(huo)點5.9萬千米(mi)、周(zhou)期兩個火(huo)(huo)星(xing)日的火(huo)(huo)星(xing)停泊軌道。

事實上，在(zai)剛剛過去的春節假期，天問(wen)一(yi)號相當(dang)“忙碌”。2月10日(ri)，探測器抵達火(huo)星(xing)軌(gui)道，成為中國首顆人(ren)造火(huo)星(xing)衛星(xing)；2月12日(ri)，天問(wen)一(yi)號火(huo)星(xing)捕獲(huo)過程影像公開，從距離地(di)球1.9億公里(li)之外傳回新春的祝福(fu)；2月15日(ri)，天問(wen)一(yi)號成功(gong)實施捕獲(huo)軌(gui)道遠(yuan)火(huo)點平面機動……

進入停泊軌(gui)道后，天(tian)問(wen)一(yi)號探測器將在此運(yun)行約(yue)3個(ge)月，環(huan)繞(rao)器7臺(tai)載荷將全部開機，開始科(ke)學探測，并為(wei)擇機著(zhu)陸火星做好準備。

制動捕獲闖難關

天問一號探測器在經(jing)過(guo)長途飛行后，如(ru)何及時制動(dong)并最終被(bei)火星(xing)捕獲，是任務(wu)中(zhong)風險最高、難度最大的環節之一，直接關(guan)系到探測任務(wu)的成敗。

捕獲過程難在哪兒？探(tan)測器(qi)(qi)抵(di)達火(huo)星(xing)(xing)軌(gui)道附近時(shi)，距離火(huo)星(xing)(xing)只有400公(gong)里，但相(xiang)對(dui)火(huo)星(xing)(xing)的速度卻高達4至5公(gong)里每秒。因此(ci)，探(tan)測器(qi)(qi)必(bi)須點(dian)火(huo)制(zhi)動、及時(shi)“剎車(che)”。否(fou)則，如(ru)果制(zhi)動時(shi)間(jian)(jian)過長、剎車(che)踩早了，探(tan)測器(qi)(qi)就(jiu)會一(yi)頭撞向(xiang)火(huo)星(xing)(xing)；如(ru)果時(shi)間(jian)(jian)過短(duan)、晚踩剎車(che)，探(tan)測器(qi)(qi)就(jiu)會因速度過快而飛離火(huo)星(xing)(xing)，無法進(jin)入環繞軌(gui)道。

在此(ci)過程中，探測器能夠被火星引力捕獲的機會僅(jin)有一(yi)次(ci)，“窗(chuang)口期”更是只(zhi)有半個小時。要想實現(xian)完美捕獲，天(tian)問一(yi)號不僅(jin)要靠地面的指令，更要在關鍵時刻依靠自己(ji)的“智(zhi)慧”進行決斷。

在(zai)歷次嫦娥(e)探月任(ren)務(wu)中，中國成(cheng)功實(shi)施了多次近月制動(dong)。雖然(ran)同(tong)樣是制動(dong)，近火(huo)(huo)制動(dong)的難(nan)度要比近月制動(dong)更大。地月平均距離(li)約(yue)38萬公里，單向通信(xin)時延只有1秒左右。大多數情(qing)況下，地面(mian)可以直接控(kong)制月球探測器的動(dong)作(zuo)。但天問一號探測器被火(huo)(huo)星(xing)(xing)捕獲時，火(huo)(huo)星(xing)(xing)探測器距離(li)地球約(yue)1.9億(yi)公里，單向通信(xin)時延達10分(fen)鐘以上。地面(mian)無法對制動(dong)過程進(jin)行(xing)實(shi)時監控(kong)，只能依靠(kao)探測器自(zi)主(zhu)執行(xing)捕獲策略，這對于環(huan)繞器的自(zi)主(zhu)導航與控(kong)制提出了極(ji)高要求。

專家(jia)表(biao)示(shi)，為了(le)(le)精(jing)確(que)(que)(que)把控發動(dong)機的開關時機，環繞器在近火(huo)捕(bu)獲(huo)前需要由地(di)面對其(qi)進行(xing)精(jing)確(que)(que)(que)的無線電測(ce)定軌。除了(le)(le)無線電通信導(dao)航外，天(tian)問一(yi)號(hao)還(huan)首次利用光學(xue)導(dao)航敏(min)感器作為備份(fen)導(dao)航工具(ju)，通過(guo)探測(ce)器上的一(yi)雙(shuang)“眼睛(jing)”實時觀測(ce)環繞器和(he)火(huo)星的精(jing)確(que)(que)(que)位置。地(di)面團隊可(ke)借此更直觀地(di)確(que)(que)(que)認飛行(xing)軌道和(he)姿(zi)態，計(ji)算(suan)圖像中(zhong)火(huo)星的幾何中(zhong)心和(he)視半徑。天(tian)問一(yi)號(hao)可(ke)以通過(guo)最優估計(ji)算(suan)法自主獲(huo)取實時位置和(he)速度信息，依(yi)靠可(ke)靠的捕(bu)獲(huo)策略，確(que)(que)(que)保進入環火(huo)軌道。

據了解，這是(shi)中國(guo)首(shou)次在行星(xing)際轉移飛行過(guo)程(cheng)中應用光(guang)學自主導航技術(shu)，中國(guo)也(ye)由此成為世界上第二個(ge)掌握(wo)并在軌驗證火星(xing)光(guang)學自主導航技術(shu)的國(guo)家。

此外，在(zai)制(zhi)動過(guo)程中，環繞(rao)器需(xu)要在(zai)自身出現(xian)突發狀(zhuang)況(kuang)時自主完(wan)成(cheng)相應處理，以最大(da)限度保證火星捕獲(huo)成(cheng)功。為了(le)解(jie)決(jue)超遠距離通(tong)信(xin)(xin)問(wen)題，火星環繞(rao)器還(huan)裝備了(le)測控數傳一體化系(xi)統(tong)，實現(xian)了(le)系(xi)統(tong)重(zhong)量輕、通(tong)信(xin)(xin)效率高(gao)、通(tong)信(xin)(xin)鏈路(lu)可靠(kao)的目(mu)標。

多維探測“打前站”

成功被火星捕獲并(bing)完成“繞、著(zhu)、巡”的(de)第一(yi)步后，天(tian)問一(yi)號還有(you)多(duo)項新(xin)任務——既要(yao)(yao)對火星開展多(duo)維度探測，更要(yao)(yao)為下一(yi)步著(zhu)陸火星做好準備(bei)。

2月(yue)15日(ri)，天問一號進行遠(yuan)火(huo)(huo)點(dian)平面機動(dong)，探(tan)測(ce)器(qi)的飛行從繞著火(huo)(huo)星赤道(dao)變成繞著火(huo)(huo)星南北極。2月(yue)24日(ri)，探(tan)測(ce)器(qi)經(jing)過第三次近(jin)火(huo)(huo)制動(dong)進入(ru)火(huo)(huo)星停泊(bo)軌道(dao)。專(zhuan)家表(biao)示，這幾(ji)次軌道(dao)的調整，就是為了讓天問一號“考察”之(zhi)前選(xuan)中的著陸點(dian)。

天(tian)問一(yi)號的探測(ce)器(qi)(qi)(qi)由環繞器(qi)(qi)(qi)和著(zhu)陸(lu)(lu)(lu)巡(xun)視(shi)(shi)器(qi)(qi)(qi)兩(liang)部分(fen)組成。從發射到(dao)近火(huo)制動的過程中，環繞器(qi)(qi)(qi)主要(yao)承擔飛(fei)行任務；火(huo)星捕(bu)獲后，環繞器(qi)(qi)(qi)將為著(zhu)陸(lu)(lu)(lu)巡(xun)視(shi)(shi)器(qi)(qi)(qi)進(jin)行著(zhu)陸(lu)(lu)(lu)預報(bao)；成功釋放著(zhu)陸(lu)(lu)(lu)巡(xun)視(shi)(shi)器(qi)(qi)(qi)后，環繞器(qi)(qi)(qi)將作為通信器(qi)(qi)(qi)，為著(zhu)陸(lu)(lu)(lu)巡(xun)視(shi)(shi)器(qi)(qi)(qi)建立與地球(qiu)之間(jian)的中繼通信鏈路；火(huo)星車3個月的工作結束后，環繞器(qi)(qi)(qi)還將繼續(xu)進(jin)行長(chang)達一(yi)個火(huo)星年即(ji)將近兩(liang)個地球(qiu)年的深度探測(ce)。

據專家介紹，為了給火(huo)星車(che)和著陸(lu)(lu)平臺“打前(qian)站”，環(huan)繞器將用攜帶的中分(fen)和高(gao)分(fen)相(xiang)機、磁(ci)強計(ji)、礦物(wu)光譜(pu)分(fen)析(xi)儀等設備對火(huo)星開展多維度(du)探(tan)測(ce)，包括對預定著陸(lu)(lu)區(qu)進(jin)(jin)行(xing)詳(xiang)細(xi)的地形、地貌探(tan)測(ce)，對著陸(lu)(lu)區(qu)附(fu)近大幅寬、大面積的區(qu)域進(jin)(jin)行(xing)沙塵暴探(tan)測(ce)，為火(huo)星探(tan)測(ce)任務(wu)第(di)二步的“著”提(ti)供預報，并擇機實(shi)施火(huo)星著陸(lu)(lu)。

在(zai)天問一(yi)號(hao)探測(ce)器一(yi)路(lu)奔火的(de)途(tu)中(zhong)，中(zhong)國首輛火星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)車1∶1復制試驗車仍(reng)在(zai)持續(xu)進(jin)行(xing)地(di)面(mian)驗證，為著(zhu)(zhu)陸(lu)后(hou)可能遇到的(de)情況做(zuo)準備(bei)。著(zhu)(zhu)陸(lu)巡視器在(zai)火星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)表面(mian)軟著(zhu)(zhu)陸(lu)成功(gong)后(hou)，火星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)車將(jiang)在(zai)科學任(ren)務軌道上對(dui)火星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)地(di)形地(di)貌、土壤結構、水冰分(fen)布、表面(mian)的(de)物質成分(fen)以及火星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)空間環(huan)境進(jin)行(xing)探測(ce)，最終將(jiang)形成火星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)全球圖。

麒麟、哪吒、追(zhui)夢(meng)、星(xing)(xing)火(huo)……盡管中國火(huo)星(xing)(xing)車(che)(che)的姓名尚(shang)未最終出爐，但其(qi)“百般武藝(yi)”早已深入人(ren)心。火(huo)星(xing)(xing)車(che)(che)配(pei)備了(le)能避開障礙、實施前行實時探(tan)測(ce)(ce)的全景相機(ji)，識別礦(kuang)物質成分的多光(guang)譜相機(ji)。同時，火(huo)星(xing)(xing)車(che)(che)還(huan)裝(zhuang)有4個“翅(chi)膀”——太陽(yang)能電池(chi)板。除此之外，火(huo)星(xing)(xing)車(che)(che)還(huan)配(pei)有探(tan)測(ce)(ce)雷達、磁場探(tan)測(ce)(ce)儀和(he)氣象測(ce)(ce)量儀，可(ke)以(yi)對(dui)(dui)火(huo)星(xing)(xing)進行全方位探(tan)測(ce)(ce)。裝(zhuang)在火(huo)星(xing)(xing)車(che)(che)上的次表層探(tan)測(ce)(ce)雷達將對(dui)(dui)火(huo)星(xing)(xing)地表以(yi)下(xia)10米(mi)甚至100米(mi)深度(du)(du)的火(huo)星(xing)(xing)內部結構進行“透視”，探(tan)測(ce)(ce)巡(xun)(xun)視區表面土(tu)壤厚度(du)(du)、冰層結構，獲取火(huo)星(xing)(xing)地表和(he)次表層超寬帶(dai)全極化回波(bo)數據(ju)，并探(tan)測(ce)(ce)巡(xun)(xun)視區次表層結構，獲取次表層地質結構數據(ju)。

中國首輛火星(xing)車(che)的設計壽(shou)命為90個火星(xing)日(ri)。由于火星(xing)上(shang)(shang)的一天比(bi)地球(qiu)略長（火星(xing)自轉周期約為24小時37分鐘），因此火星(xing)車(che)將在(zai)火星(xing)上(shang)(shang)工(gong)作92個地球(qiu)日(ri)。

與環繞器火(huo)(huo)星捕獲相似，由(you)于地火(huo)(huo)遠距離(li)數據傳輸的(de)時(shi)延，要求火(huo)(huo)星車必須具(ju)有(you)很高的(de)自主能力。同時(shi)，火(huo)(huo)星光照強(qiang)度小，再加上火(huo)(huo)星大氣對陽光的(de)削減作用，火(huo)(huo)星車能源(yuan)供(gong)給(gei)比月球車更(geng)為(wei)困難(nan)——這些因(yin)素(su)都使得火(huo)(huo)星探測任務(wu)更(geng)具(ju)難(nan)度和(he)復雜(za)性。

【責任編輯：趙(zhao)藝涵】