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飞抵火星就需要200天,“天问一号”完成使命要闯过哪些关口?
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来源:上观新闻 作者:刘锟 2020-07-23 13:46
摘要:“天问一号”一次实现火星环绕、着陆和巡视探测,迈出我国行星探测第一步。

这一刻必将被历史铭记。

2020年7月23日12时41分,我国首次自主火星探测任务探测器“天问一号”搭乘长征五号遥四运载火箭,于海南文昌航天发射场发射升空。根据计划,天问一号任务飞行过程将包括发射、地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测等六个阶段。届时,将一次实现火星环绕、着陆和巡视探测,迈出我国行星探测第一步。

天问一号探测器由着陆巡视器(着陆器和火星车)和环绕器组成。器箭分离后,探测器太阳翼和定向天线相继展开,飞行约7个月抵达火星。探测器进入环火轨道并经过制动后,通过2至3个月的环绕飞行后首选进入窗口,环绕器与着陆巡视器分离,着陆巡视器降落火星表面。

首次火星探测任务探测器系统副总指挥兼环绕器总指挥张玉花介绍,根据任务分工,上海航天技术研究院承担了环绕器的总体设计与研制。环绕器具备三大功能:飞行器、通信器和探测器。约七个月的飞行过程中,环绕器首先作为飞行器,将着陆巡视器送至火星着陆轨道待成功释放着陆巡视器后,环绕器作为通信器,为着陆器建立与地球之间中继通信链路通信工作结束后,环绕器作为科学探测器对火星进行遥感探测。

整个飞行过程中,作为“司机”“通信兵”“研究员”的环绕器要经过哪些阶段,将经受怎样的考验?

第一关,地火转移。虽是一趟中途不设站点的旅程,但为了顺利飞向火星,环绕器还是要经过中途修正和深空机动修正飞行路径。在空间环境复杂的中长期飞行7个月,约4亿公里,还要完成一系列高难度动动作,任何一个环节出问题,都将前功尽弃。

第二关,火星捕获。此时距地球1.93亿公里,单向通讯时延约11分钟,一切要靠环绕器自主完成。最关键的是踩一脚“刹车”,这一脚刹车要把火候掌握到极致,早了,速度降得过低就会坠入大气层撞击火星;晚了,就不能被火星引力捕获,擦肩而过。可以说,这脚刹车决定着整个后续任务的成败。第三关,离轨着陆。成功被火星捕获后,探测器进入停泊轨道进行最后的着陆准备,选择最佳时间点降轨,环绕器与着陆巡视器分离。

值得关注的是,环绕器在闯过这道关口后,整个任务将迎来最核心的看点——着陆巡视器要安全降落至火星

首先着陆巡视器的速度要从4.8公里/秒减速至着陆时的0,时间约8分钟,期间将通过气动减速、开伞降速、动力减速、停悬避障四个步骤完成。随后,火星车将从着陆器上缓缓驶出,停留三个月,开展巡视探测、火星地貌特征研究等任务。

第四关,中继通信。着陆巡视器着陆火星,环绕器作为“司机”的使命已经完成,但她将继续担任“通信兵”的角色,择机降轨至中继轨道,为地球和火星车搭建地火通信桥梁,为火星车提供三月的中继通信服务。

第五关,科学探测。三个月的中继通信使命完成后,环绕器将再次降轨进入科学探测轨道转换为“研究员”角色。利用携带的7种有效载荷,对火星轨道空间、火星表面计划开展一个火星年的科学探测,获取火星表面图像、地质构造和地形地貌、表层结构、矿物组成和分布、空间磁场环境、近火星空间环境粒子特征及其变化规律等信息。

栏目主编:刘锟 文字编辑:刘锟 题图来源:中国航天科技集团
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