“天問一號(hào)”這一動(dòng)作意義重大！4個(gè)月后火星見
謝攀 科技日?qǐng)?bào)記者 付毅飛
2020年10月9日23時(shí)，在我國首次火星探測(cè)任務(wù)飛行控制團(tuán)隊(duì)控制下，天問一號(hào)探測(cè)器主發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作480余秒，順利完成深空機(jī)動(dòng)。此次軌道機(jī)動(dòng)在距離地球大約2940萬千米的深空實(shí)施。
記者從中國航天科技集團(tuán)八院了解到，對(duì)于“天問一號(hào)”火星探測(cè)任務(wù)，此次變軌意義重大。 至此，探測(cè)器的飛行軌道變?yōu)槟軌驕?zhǔn)確被火星捕獲的與火星精確相交的軌道。探測(cè)器將在當(dāng)前軌道飛行約4個(gè)月后與火星交會(huì)，期間將實(shí)施兩到三次軌道中途修正。
深空機(jī)動(dòng)是什么？與軌道修正區(qū)別在哪？
航天科技集團(tuán)八院火星環(huán)繞器團(tuán)隊(duì)介紹， 深空機(jī)動(dòng)是指在地火轉(zhuǎn)移段實(shí)施的一次變軌機(jī)動(dòng)。通過深空機(jī)動(dòng)可以改變探測(cè)器原有的飛行速度和方向，使其能夠沿著變軌后的軌道順利飛行至火星。
執(zhí)行深空機(jī)動(dòng)是運(yùn)載入軌彈道和地火轉(zhuǎn)移軌道聯(lián)合優(yōu)化的結(jié)果，能夠提升運(yùn)載的發(fā)射能力、增加探測(cè)器的發(fā)射質(zhì)量，使探測(cè)器可以攜帶更多的推進(jìn)劑，更好地完成探測(cè)任務(wù)。與速度增量較小，發(fā)動(dòng)機(jī)工作較短的常規(guī)中途修正不同，深空機(jī)動(dòng)過程中，探測(cè)器由發(fā)射入軌的逃逸轉(zhuǎn)移軌道變軌為精確到達(dá)火星的軌道，速度增量大，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間長，對(duì)探測(cè)器控制和推進(jìn)系統(tǒng)提出了極高要求。
深空機(jī)動(dòng)的3大好處
通過使用深空機(jī)動(dòng)進(jìn)行軌道設(shè)計(jì)和軌道控制，八院火星環(huán)繞器團(tuán)隊(duì)不但成功增加了探測(cè)器的推進(jìn)劑攜帶量，還實(shí)現(xiàn)了3方面目標(biāo)。
首先， 深空機(jī)動(dòng)將一個(gè)大的捕獲速度增量分解為兩次相對(duì)較小的速度增量，有利于減小發(fā)動(dòng)機(jī)單次工作時(shí)間，保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性。
同時(shí)， 深空機(jī)動(dòng)的實(shí)施有利于3000N發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定，過程中可對(duì)3000N大發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行推力和比沖標(biāo)定，而精確的發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定參數(shù)可以更好地確?；鹦遣东@的精度。
通過深空機(jī)動(dòng)，八院火星環(huán)繞器研制團(tuán)隊(duì) 實(shí)現(xiàn)了對(duì)探測(cè)器到達(dá)時(shí)間的優(yōu)化，能夠得到更加有利的捕獲點(diǎn)處的光照條件和通信條件，也使捕獲時(shí)探測(cè)器經(jīng)歷的火影時(shí)間（探測(cè)器進(jìn)入太陽光被火星遮擋的陰影區(qū)）和通信盲區(qū)時(shí)間更短。
如何實(shí)現(xiàn)深空機(jī)動(dòng)？
執(zhí)行深空機(jī)動(dòng)任務(wù)需要八院火星環(huán)繞器團(tuán)隊(duì) 根據(jù)預(yù)定到達(dá)火星時(shí)間、軌道參數(shù)與即時(shí)測(cè)控定軌參數(shù)制定深空機(jī)動(dòng)變軌策略，完成對(duì)應(yīng)的探測(cè)器姿態(tài)和軌道控制，確保探測(cè)器在深空機(jī)動(dòng)后處于與火星精確相交的軌道上。
瞄準(zhǔn)3億公里之外
本次深空機(jī)動(dòng)中， 環(huán)繞器瞄準(zhǔn)的制動(dòng)捕獲時(shí)火星的位置距離環(huán)繞器約3億公里遠(yuǎn)，誤差控制約200公里，相當(dāng)于北京到上海約1200公里距離中瞄準(zhǔn)一個(gè)直徑約0.8米的目標(biāo)。
在八院火星環(huán)繞器團(tuán)隊(duì)的不懈努力下， 此次深空機(jī)動(dòng)控制的實(shí)際精度優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。
后續(xù)，團(tuán)隊(duì)將根據(jù)探測(cè)器實(shí)際飛行狀態(tài)，迭代優(yōu)化中途修正策略，利用中途修正持續(xù)對(duì)到達(dá)火星的軌道再進(jìn)行精確修正， 保證探測(cè)器能夠按計(jì)劃準(zhǔn)確進(jìn)入火星捕獲走廊，被火星引力捕獲進(jìn)入環(huán)火軌道，開展著陸火星的準(zhǔn)備和后續(xù)科學(xué)探測(cè)等工作。