天問一號(hào)“環(huán)火”兩周年 將持續(xù)開展火星探測(cè)

來源：環(huán)球時(shí)報(bào)環(huán)球網(wǎng)

【環(huán)球時(shí)報(bào)環(huán)球網(wǎng)報(bào)道 記者 樊巍】2023年2月10日，遠(yuǎn)在火星執(zhí)行全球遙感科學(xué)探測(cè)任務(wù)的“天問一號(hào)”火星環(huán)繞器，已經(jīng)在火星“上崗”滿兩年。兩年來，環(huán)繞器“履職盡責(zé)”，獲取一手探測(cè)數(shù)據(jù)，取得豐碩科研成果。目前，火星已迎來了春分，火星環(huán)繞器在“環(huán)繞火星”的崗位上履職，持續(xù)開展對(duì)火星多維度探測(cè)任務(wù)。

2021年2月10日19時(shí)52分，“天問一號(hào)”環(huán)繞器按照預(yù)設(shè)程序開始實(shí)施火星制動(dòng)捕獲，3000N主發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火15分鐘，20時(shí)07分左右探測(cè)器成功進(jìn)入環(huán)繞火星軌道，成為中國(guó)第一顆人造火星衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”第一步“繞”的目標(biāo)，國(guó)家航天局宣布環(huán)繞火星成功。火星環(huán)繞器由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司八院抓總研制，攻克并掌握了以導(dǎo)航制導(dǎo)與控制（GNC）、測(cè)控、自主管理、環(huán)境適應(yīng)為代表的行星環(huán)繞探測(cè)能力。

抓準(zhǔn)唯一機(jī)會(huì)，精確制動(dòng)捕獲

火星捕獲是火星探測(cè)任務(wù)中技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)最高、最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。在火星探測(cè)器從地球飛向火星的過程中，能夠被火星引力所捕獲形成環(huán)繞軌道的機(jī)會(huì)只有一次。實(shí)施火星捕獲時(shí)，“天問一號(hào)”火星探測(cè)器距離火星表面最近僅400km，稍有偏差就會(huì)撞擊火星或飛離。由于制動(dòng)捕獲時(shí)探測(cè)器距離地球1.92億公里，單向通信時(shí)延達(dá)到了10.7分鐘，地面無法對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，只能依靠環(huán)繞器自主執(zhí)行捕獲策略。因此，捕獲的成敗就成為了火星探測(cè)任務(wù)成敗的關(guān)鍵。

為了確保本次制動(dòng)捕獲成功，八院火星環(huán)繞器研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了器務(wù)自主管理器雙大腦、姿軌控計(jì)算機(jī)三核心、測(cè)控通信多通道切換策略、發(fā)動(dòng)機(jī)雙關(guān)機(jī)策略、3000N和120N發(fā)動(dòng)機(jī)兩重保險(xiǎn)等多項(xiàng)技術(shù)，極大地提升了系統(tǒng)的可靠性，確保探測(cè)器處于“捕獲走廊”直至進(jìn)入環(huán)火軌道，成功制動(dòng)捕獲。

“太空多面手”，圓滿完成探測(cè)任務(wù)

火星環(huán)繞器分飾了飛行器、通信器和探測(cè)器三大角色，是名副其實(shí)的“太空多面手”。

自2020年7月23日發(fā)射開始，火星環(huán)繞器扮演了飛行器的角色，背負(fù)著陸巡視器，經(jīng)過深空機(jī)動(dòng)、四次軌道修正，走過約4.5億公里的路徑，一路上202天的過關(guān)斬將，順利抵達(dá)火星。

2021年2月10日，火星環(huán)繞器到達(dá)火星，正式履職“環(huán)繞火星”崗位。按照天問一號(hào)任務(wù)要求，火星環(huán)繞器在火星主要扮演通信器、探測(cè)器兩大角色。

2021年5月15日，火星環(huán)繞器將著陸巡視器準(zhǔn)確送入落火軌道、著陸巡視器成功著陸火星，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次地外行星著陸。2021年5月22日，在火星環(huán)繞器的中繼支持下，“祝融號(hào)”火星車成功駛離著陸平臺(tái)，中國(guó)人的足跡首次踏足那顆紅色星球；中國(guó)成為世界上第二個(gè)實(shí)現(xiàn)火星巡視的國(guó)家。火星車踏足火星后，火星環(huán)繞器為“祝融號(hào)”提供了近半年的中繼通信后，圓滿完成通信器的角色任務(wù)。

2021年11月火星環(huán)繞器實(shí)施軌道控制，進(jìn)入遙感使命軌道，正式轉(zhuǎn)入探測(cè)器的角色。通過攜帶的7臺(tái)有效載荷，環(huán)繞器對(duì)火星開展了全球遙感科學(xué)探測(cè)。2022年6月29日，國(guó)家航天局宣布：火星環(huán)繞器獲取了覆蓋火星全球的中分辨率影像數(shù)據(jù)，各科學(xué)載荷均實(shí)現(xiàn)了火星全球探測(cè)，完成既定科學(xué)探測(cè)任務(wù)。2022年12月29日，火星環(huán)繞器成功環(huán)火687天，完成了一個(gè)火星年的環(huán)火飛行與探測(cè)，環(huán)繞器圓滿完成探測(cè)器的角色任務(wù)。

全面“履職”，創(chuàng)多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外首次

“天問一號(hào)”國(guó)際首次通過一次任務(wù)實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”三大任務(wù)目標(biāo)。火星環(huán)繞器圓滿完成各項(xiàng)工作，獲取了大量我國(guó)一手的科學(xué)數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)，為我國(guó)行星探測(cè)工程積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

火星環(huán)繞器配置了高分辨率相機(jī)、中分辨率相機(jī)、次表層探測(cè)雷達(dá)等7臺(tái)科學(xué)有效載荷，用于實(shí)施科學(xué)探測(cè)。在實(shí)施火星捕獲前，火星環(huán)繞器使用高分辨率相機(jī)拍攝了我國(guó)首幅火星影像。在著陸火星前，火星環(huán)繞器在為期約3個(gè)月的停泊飛行中，使用高分辨率相機(jī)、中分辨率相機(jī)、礦物光譜分析儀，獲取了包含預(yù)選著陸區(qū)優(yōu)于1m分辨率全色影像圖、寬域彩色中分辨率影像圖、多光譜信息。著陸火星后，火星環(huán)繞器對(duì)真實(shí)落區(qū)、火星車巡視區(qū)域進(jìn)行了成像探測(cè)，獲取高分辨率影像。

進(jìn)入遙感使命軌道后，火星環(huán)繞器完成了火星全球遙感探測(cè)任務(wù)，獲取了覆蓋火星全球的中分辨率影像數(shù)據(jù)。利用這些影像數(shù)據(jù)，我國(guó)的科研人員目前正在繪制國(guó)際先進(jìn)的高分辨率火星彩色全球影像圖。在環(huán)火擴(kuò)展任務(wù)期間，火星環(huán)繞器實(shí)施了火衛(wèi)一成像探測(cè)，獲取了中國(guó)首幅“火衛(wèi)一”圖像。

除科學(xué)載荷獲取的探測(cè)數(shù)據(jù)外，基于火星環(huán)繞器平臺(tái)的工程數(shù)據(jù)同樣取得了豐碩的成果。

2021年9月下旬至10月中旬，太陽位于火星與地球之間，火星環(huán)繞器經(jīng)歷了“日凌”期考驗(yàn)，環(huán)繞器與地球之間的無線電通信受到太陽的干擾而失去聯(lián)系。利用這次機(jī)會(huì)，在國(guó)家航天局支持下，中外科學(xué)家聯(lián)合，利用火星日凌期間的通信信號(hào)工程數(shù)據(jù)，獲得了太陽臨日空間日冕等離子體拋射速度、冕流波等細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)、初生高速太陽風(fēng)流等研究成果。

為了實(shí)現(xiàn)火星探測(cè)器在太空中狀態(tài)的安全監(jiān)測(cè)，火星環(huán)繞器配置了工程測(cè)量分系統(tǒng)，包含固連遙測(cè)探頭、近距離遙測(cè)探頭等。利用這些工程監(jiān)測(cè)探頭，火星環(huán)繞器完成了奔火過程中探測(cè)器全貌、火星捕獲過程、著陸火星階段著陸巡視器分離、環(huán)火飛行環(huán)繞器全貌等關(guān)鍵過程及狀態(tài)可視化監(jiān)測(cè)。

宇宙浩淼無限，中國(guó)人追天的腳步從未停歇。在圓滿完成“天問一號(hào)”首次火星探測(cè)任務(wù)后，中國(guó)行星探測(cè)工程后續(xù)任務(wù)也在緊鑼密鼓地開展。《2021中國(guó)的航天》白皮書指出，未來中國(guó)將實(shí)施小行星探測(cè)、火星采樣返回、木星系探測(cè)等任務(wù)。中國(guó)航天人將繼續(xù)探索，助力我國(guó)行星探測(cè)事業(yè)發(fā)展、為航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)。