“天問一號”這一動作意義重大!4個月后火星見
謝攀 科技日報記者 付毅飛
2020年10月9日23時,在我國首次火星探測任務(wù)飛行控制團(tuán)隊控制下,天問一號探測器主發(fā)動機點火工作480余秒,順利完成深空機動。此次軌道機動在距離地球大約2940萬千米的深空實施。
記者從中國航天科技集團(tuán)八院了解到,對于“天問一號”火星探測任務(wù),此次變軌意義重大。 至此,探測器的飛行軌道變?yōu)槟軌驕?zhǔn)確被火星捕獲的與火星精確相交的軌道。探測器將在當(dāng)前軌道飛行約4個月后與火星交會,期間將實施兩到三次軌道中途修正。
深空機動是什么?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)隊介紹, 深空機動是指在地火轉(zhuǎn)移段實施的一次變軌機動。通過深空機動可以改變探測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)行深空機動是運載入軌彈道和地火轉(zhuǎn)移軌道聯(lián)合優(yōu)化的結(jié)果,能夠提升運載的發(fā)射能力、增加探測器的發(fā)射質(zhì)量,使探測器可以攜帶更多的推進(jìn)劑,更好地完成探測任務(wù)。與速度增量較小,發(fā)動機工作較短的常規(guī)中途修正不同,深空機動過程中,探測器由發(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)動機工作時間長,對探測器控制和推進(jìn)系統(tǒng)提出了極高要求。
深空機動的3大好處
通過使用深空機動進(jìn)行軌道設(shè)計和軌道控制,八院火星環(huán)繞器團(tuán)隊不但成功增加了探測器的推進(jìn)劑攜帶量,還實現(xiàn)了3方面目標(biāo)。
首先, 深空機動將一個大的捕獲速度增量分解為兩次相對較小的速度增量,有利于減小發(fā)動機單次工作時間,保證發(fā)動機工作的可靠性。
同時, 深空機動的實施有利于3000N發(fā)動機的標(biāo)定,過程中可對3000N大發(fā)動機進(jìn)行推力和比沖標(biāo)定,而精確的發(fā)動機標(biāo)定參數(shù)可以更好地確?;鹦遣东@的精度。
通過深空機動,八院火星環(huán)繞器研制團(tuán)隊 實現(xiàn)了對探測器到達(dá)時間的優(yōu)化,能夠得到更加有利的捕獲點處的光照條件和通信條件,也使捕獲時探測器經(jīng)歷的火影時間(探測器進(jìn)入太陽光被火星遮擋的陰影區(qū))和通信盲區(qū)時間更短。
如何實現(xiàn)深空機動?
執(zhí)行深空機動任務(wù)需要八院火星環(huán)繞器團(tuán)隊 根據(jù)預(yù)定到達(dá)火星時間、軌道參數(shù)與即時測控定軌參數(shù)制定深空機動變軌策略,完成對應(yīng)的探測器姿態(tài)和軌道控制,確保探測器在深空機動后處于與火星精確相交的軌道上。
瞄準(zhǔn)3億公里之外
本次深空機動中, 環(huán)繞器瞄準(zhǔn)的制動捕獲時火星的位置距離環(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)一個直徑約0.8米的目標(biāo)。
在八院火星環(huán)繞器團(tuán)隊的不懈努力下, 此次深空機動控制的實際精度優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)。
后續(xù),團(tuán)隊將根據(jù)探測器實際飛行狀態(tài),迭代優(yōu)化中途修正策略,利用中途修正持續(xù)對到達(dá)火星的軌道再進(jìn)行精確修正, 保證探測器能夠按計劃準(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)探測等工作。