7月23日，我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器在中國文昌航天發(fā)射場啟程。隨著長征五號遙四火箭的點火升空，我國拉開了向更遙遠(yuǎn)的深空探測的序幕。我國將通過一次發(fā)射，實現(xiàn)“繞、著、巡”三大任務(wù)，這在世界航天史上尚屬首次。

“過五關(guān)斬六將”，火星探測器將經(jīng)過7個月的長途飛行，最終抵達(dá)火星并開展科學(xué)探測任務(wù)。記者從火星探測任務(wù)環(huán)繞器總體設(shè)計與研制單位中國航天科技集團有限公司第八研究院獲悉，此次奔火“征途”中，“天問一號”需要經(jīng)過地火轉(zhuǎn)移、火星捕獲、離軌著陸、中繼通信及科學(xué)探測五個飛行階段，全程超過4億公里。

“天問一號”火星探測器沿地火轉(zhuǎn)移軌道奔向火星(探測器抓總研制單位航天科技集團五院提供)

地火轉(zhuǎn)移，7個月漫長旅行飛向火星

航天科技集團八院火星環(huán)繞器團隊相關(guān)科研人員向記者介紹了“天問一號”飛往火星的路徑。

整個飛行過程從火箭發(fā)射開始。7月23日12時41分，“胖五”長征五號遙四火箭在海南文昌航天發(fā)射場點火升空， 半個多小時后，探測器與火箭在距離地面600多公里的太空中進(jìn)行分離，探測器至此進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道。

接下來，在地火轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)歷約7個月的飛行，在地面測控系統(tǒng)的支持下，大約經(jīng)過4-5次中途修正和1次深空機動修正飛行路徑，環(huán)繞器逐漸飛近火星，進(jìn)入火星捕獲段。

“天問一號”火星任務(wù)探測器系統(tǒng)由環(huán)繞器和著陸巡視器組成(探測器抓總研制單位航天科技集團五院提供)

火星捕獲，探測任務(wù)最驚險環(huán)節(jié)

據(jù)介紹，火星捕獲是火星探測任務(wù)中技術(shù)風(fēng)險最高的環(huán)節(jié)之一。由于火星捕獲窗口的唯一性，捕獲的成敗決定了火星探測任務(wù)的成敗，這一點火制動過程通常被稱為“踩剎車”。

“剎車踩早了，探測器速度降得過低，探測器會墜入大氣層撞擊火星，剎車踩晚了，探測器就不能被火星引力捕獲，從而飛離火星。”科研人員對記者表示。

據(jù)介紹，為了精確把控發(fā)動機的開關(guān)時機，環(huán)繞器在近火捕獲前需要由地面對其進(jìn)行精確的無線電測定軌，再結(jié)合從環(huán)繞器上光學(xué)自主導(dǎo)航儀器中獲得的導(dǎo)航信息，得到環(huán)繞器和火星的精確位置。

制動過程中，依靠可靠的捕獲策略，確保探測器處于“捕獲走廊”直至進(jìn)入環(huán)火軌道。此外，制動過程還需要火星環(huán)繞器具備自主應(yīng)對器上突發(fā)故障能力，確?；鹦遣东@過程開展順利可靠。

成功捕獲進(jìn)入環(huán)火軌道后，火星探測器會進(jìn)行一系列軌道調(diào)整進(jìn)入停泊軌道，將近火點調(diào)整到著陸點上空附近，并且在每次經(jīng)過近火點時對巡視器著陸區(qū)域進(jìn)行詳查，為著陸巡視器的下一步著陸做好準(zhǔn)備。

降軌進(jìn)入，釋放著陸巡視器進(jìn)入火星大氣(探測器抓總研制單位航天科技集團五院提供)

降軌進(jìn)入，釋放著陸巡視器進(jìn)入火星大氣

據(jù)介紹，探測器進(jìn)入火星捕獲軌道后，經(jīng)過數(shù)次軌道調(diào)整進(jìn)入周期約2個火星日的停泊軌道。

火星探測器會在停泊軌道運行約75天，開展若干次預(yù)著陸區(qū)成像探測，并將成像數(shù)據(jù)回傳至地面，完成著陸巡視器預(yù)選落區(qū)的預(yù)探測和進(jìn)入點位置調(diào)整動作。

在確認(rèn)著陸條件滿足要求后，環(huán)繞器擇機進(jìn)行一次降軌機動，進(jìn)入火星進(jìn)入軌道，作釋放著陸巡視器的最后準(zhǔn)備。降軌完成后，著陸巡視器與環(huán)繞器分離。分離結(jié)束后，著陸巡視器進(jìn)行火星大氣進(jìn)入段的飛行，火星環(huán)繞器則進(jìn)行升軌機動，將軌道拉起返回到停泊軌道，為下一步進(jìn)入中繼軌道做好準(zhǔn)備。

在停泊軌道上，火星環(huán)繞器將再次進(jìn)行軌道調(diào)整，進(jìn)入中繼軌道，開始執(zhí)行與著陸巡視器的中繼通信任務(wù)。火星環(huán)繞器在中繼軌道上運行大約3個月，在地球與著陸巡視器之間搭建起溝通的橋梁。

在完成3個月的火星中繼任務(wù)后，火星環(huán)繞器在近火點進(jìn)行制動降軌，進(jìn)入科學(xué)探測軌道，并在該軌道上繼續(xù)運行1個火星年，執(zhí)行火星全球遙感探測任務(wù)。

著陸器抵達(dá)火星表面，開展巡視探測(探測器抓總研制單位航天科技集團五院提供)(趙竹青)