北京時(shí)間 2 月 10 號(hào) 19 時(shí) 52 分，中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù) “天問(wèn)一號(hào)” 探測(cè)器實(shí)施近火捕獲制動(dòng)，環(huán)繞器 3000N 軌控發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作約 15 分鐘后，探測(cè)器順利進(jìn)入近火點(diǎn)高度約 400 千米、周期約 10 個(gè)地球日、傾角約 10° 的大橢圓環(huán)火軌道，這是中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)此次任務(wù) “繞、著、巡” 目標(biāo)的第一步，成功開(kāi)啟環(huán)繞火星模式。
圖 | 天問(wèn)一號(hào)制動(dòng)捕獲高清效果圖（來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)）
據(jù)媒體消息，首次火星探測(cè)任務(wù)由地火轉(zhuǎn)移階段進(jìn)入火星捕獲階段后，天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器攜帶的中分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī)、磁強(qiáng)計(jì)、礦物光譜分析儀、離子與中性粒子和能量粒子探測(cè)儀等載荷將陸續(xù)開(kāi)始工作，對(duì)火星開(kāi)展多維度探測(cè)。
自 2020 年 7 月 23 日成功發(fā)射以來(lái)，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器已累計(jì)飛行 202 天，完成 1 次深空機(jī)動(dòng)和 4 次中途修正，抵達(dá)火星時(shí)飛行里程約 4.75 億千米，距離地球約 1.92 億千米，器地通信單向時(shí)延約 10.7 分鐘，各系統(tǒng)狀態(tài)良好。
圖 | 天問(wèn)一號(hào)制動(dòng)捕獲高清效果圖（來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)）
后續(xù)天問(wèn)一號(hào)還將經(jīng)過(guò)多次軌道調(diào)整，進(jìn)入火星停泊軌道，開(kāi)展預(yù)選著陸區(qū)探測(cè)，計(jì)劃于 2021 年 5 月至 6 月?lián)駲C(jī)實(shí)施火星著陸，開(kāi)展巡視探測(cè)。
飛行過(guò)程中如何保持正確航向？
隨著天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器逐漸接近火星，在飛行過(guò)程中需要面臨的幾個(gè)問(wèn)題，也被很多人關(guān)注到，那就是天問(wèn)一號(hào)在浩瀚宇宙飛行的過(guò)程中，如何保持正確航向、如何在高速飛行中完美剎車(chē)從而成功地被火星捕獲等。
圖 | 天問(wèn)一號(hào)制動(dòng)捕獲高清效果圖（來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)）
對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，國(guó)家航天局新聞宣傳中心表示：“實(shí)際上，如同地球上的人們出行使用導(dǎo)航一樣，天問(wèn)一號(hào)去火星也是有導(dǎo)航的。這套導(dǎo)航系統(tǒng)就是我們國(guó)家的深空測(cè)控網(wǎng)。天問(wèn)一號(hào)在飛行中，會(huì)受到各個(gè)天體的引力作用，不可避免地與理論軌道產(chǎn)生偏離，而這些偏差其實(shí)都在深空測(cè)控網(wǎng)的密切監(jiān)控下。當(dāng)偏差達(dá)到一定范圍，控制人員就會(huì)適時(shí)對(duì)探測(cè)器進(jìn)行軌道調(diào)整，用航天術(shù)語(yǔ)來(lái)表示就是軌道修正。同時(shí)，通過(guò)測(cè)控信號(hào)，控制人員也可以知道天問(wèn)一號(hào)的實(shí)時(shí)位置，并告訴它應(yīng)該在哪里轉(zhuǎn)彎，在哪里剎車(chē)，這也就是深空機(jī)動(dòng)和近火制動(dòng)。”
探測(cè)器到達(dá)火星后為什么不直接著陸？
對(duì)于天問(wèn)一號(hào)到達(dá)火星后為什么不直接著陸這個(gè)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員鄭永春說(shuō)：“確實(shí)是已經(jīng)規(guī)劃好了。天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器自 2020 年 7 月 23 日發(fā)射之后，整個(gè)飛行旅途達(dá)到七個(gè)月左右。抵達(dá)火星之后，首先是環(huán)繞火星進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)閯傞_(kāi)始時(shí)，這么高速飛過(guò)去，也要有一個(gè)剎車(chē)的過(guò)程。起初，天問(wèn)一號(hào)只是剎住了，不過(guò)由于它進(jìn)入的是個(gè)大橢圓軌道，近火點(diǎn)是剎住了，但這條軌道的遠(yuǎn)火點(diǎn)會(huì)甩到很遠(yuǎn)。然后，在慢慢調(diào)整的過(guò)程中，它的軌道高度會(huì)越來(lái)越低，也就是遠(yuǎn)火點(diǎn)越來(lái)越低，其目的是要瞄準(zhǔn)一條進(jìn)入火星大氣的軌道。而這里恰恰是整個(gè)火星探測(cè)難度最大的地方，即 EDL（Entry，Descent，and Landing，即進(jìn)入、下降和著陸）。”
鄭永春進(jìn)一步對(duì)媒體解釋稱：“探測(cè)器在進(jìn)入火星大氣后，逐漸減速，進(jìn)入著陸過(guò)程。因?yàn)榛鹦翘綔y(cè)器的信號(hào)傳回地球需要十幾到二十幾分鐘，所以在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有辦法通過(guò)地面進(jìn)行干預(yù)，天問(wèn)一號(hào)只能完全靠自己測(cè)量參數(shù)、做出決定。由于我們對(duì)火星的了解非常有限，比如大氣、土壤、各種氣象條件等情況都是未知的，在進(jìn)入過(guò)程中，天問(wèn)一號(hào)要盡可能地延長(zhǎng)在大氣中穿行的距離，這樣的話就可以用大氣阻力進(jìn)行減速，速度降到一定階段時(shí)再打開(kāi)降落傘。降落傘減速到一定速度后，反推火箭會(huì)點(diǎn)火啟動(dòng)再減速。減速到一定階段后，就會(huì)靠著陸腿緩沖著陸到火星上面了。整個(gè)過(guò)程的時(shí)間是七分鐘，也是飛行風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)最高的階段，我們稱其為黑色七分鐘。天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器大概在 5 月份會(huì)登陸火星，一旦登陸成功，中國(guó)將是世界上第二個(gè)成功實(shí)現(xiàn)火星著陸的國(guó)家。”
二月探火為何 “三星照”？
在 2 月 9 日至 18 日期間，阿聯(lián)酋 “希望號(hào)” 探測(cè)器、中國(guó) “天問(wèn)一號(hào)” 探測(cè)器和美國(guó) “毅力號(hào)” 火星車(chē)會(huì)陸續(xù)飛抵火星。為何它們都在此時(shí)探測(cè)火星？這其實(shí)與航天器飛赴火星的窗口期和三國(guó)探測(cè)火星的規(guī)劃不謀而合有關(guān)。
據(jù)媒體報(bào)道，俄羅斯知名航天歷史學(xué)家亞歷山大 熱列茲尼亞科夫說(shuō)：“作為緊鄰地球的行星，火星一直吸引著人類(lèi)。除了用天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)外，探測(cè)器是研究火星的主要工具。火星與地球的相對(duì)位置，使發(fā)射火星探測(cè)器的時(shí)機(jī)選擇非常重要。當(dāng)二者距離較近時(shí)派遣探測(cè)器遠(yuǎn)赴火星，可減少探測(cè)器能耗，縮短其抵達(dá)火星的時(shí)間。此前最近的火星探測(cè)器發(fā)射窗口期是 2020 年 7 月，因此阿聯(lián)酋、中國(guó)、美國(guó)的探測(cè)器先后于當(dāng)月出發(fā)，抵達(dá)火星的時(shí)間也相近。”
全國(guó)空間探測(cè)技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩對(duì)媒體表示：“此次派遣航天器飛赴火星的 3 個(gè)國(guó)家，其空間探測(cè)規(guī)劃各異，啟動(dòng)本次任務(wù)的時(shí)間卻不謀而合。發(fā)射航天器探測(cè)火星的窗口期每隔 26 個(gè)月有一次，美國(guó)差不多每隔 26 個(gè)月便有與火星研究相關(guān)的航天發(fā)射，派遣‘毅力號(hào)’火星車(chē)飛赴火星是既定任務(wù)，其啟程時(shí)間就在最近的一個(gè)發(fā)射窗口期，即 2020 年 7 月底。”
龐之浩還表示：“中國(guó)空間探測(cè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，將在首次考察火星過(guò)程中即完成 “繞、落、巡” 三步，這在人類(lèi)火星探測(cè)史上是前所未有的。中國(guó)空間探測(cè)技術(shù)在不斷積累中日臻完善，如今探測(cè)火星的各項(xiàng)條件也已經(jīng)成熟。”
-End-
