從地球到火星，“天問一號”將會經(jīng)歷這些

7月23日，我國首次火星探測任務“天問一號”探測器在中國文昌航天發(fā)射場啟程。隨著長征五號遙四火箭的點火升空，我國拉開了向更遙遠的深空探測的序幕。我國將通過一次發(fā)射，實現(xiàn)“繞、著、巡”三大任務，這在世界航天史上尚屬首次。

“過五關斬六將”，火星探測器將經(jīng)過7個月的長途飛行，最終抵達火星并開展科學探測任務。記者從火星探測任務環(huán)繞器總體設計與研制單位中國航天科技集團有限公司第八研究院獲悉，此次奔火“征途”中，“天問一號”需要經(jīng)過地火轉(zhuǎn)移、火星捕獲、離軌著陸、中繼通信及科學探測五個飛行階段，全程超過4億公里。

“天問一號”火星探測器沿地火轉(zhuǎn)移軌道奔向火星(探測器抓總研制單位航天科技集團五院提供)

地火轉(zhuǎn)移，7個月漫長旅行飛向火星

航天科技集團八院火星環(huán)繞器團隊相關科研人員向記者介紹了“天問一號”飛往火星的路徑。

整個飛行過程從火箭發(fā)射開始。7月23日12時41分，“胖五”長征五號遙四火箭在海南文昌航天發(fā)射場點火升空， 半個多小時后，探測器與火箭在距離地面600多公里的太空中進行分離，探測器至此進入地火轉(zhuǎn)移軌道。

接下來，在地火轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)歷約7個月的飛行，在地面測控系統(tǒng)的支持下，大約經(jīng)過4-5次中途修正和1次深空機動修正飛行路徑，環(huán)繞器逐漸飛近火星，進入火星捕獲段。

“天問一號”火星任務探測器系統(tǒng)由環(huán)繞器和著陸巡視器組成(探測器抓總研制單位航天科技集團五院提供)

火星捕獲，探測任務最驚險環(huán)節(jié)

據(jù)介紹，火星捕獲是火星探測任務中技術風險最高的環(huán)節(jié)之一。由于火星捕獲窗口的唯一性，捕獲的成敗決定了火星探測任務的成敗，這一點火制動過程通常被稱為“踩剎車”。

“剎車踩早了，探測器速度降得過低，探測器會墜入大氣層撞擊火星，剎車踩晚了，探測器就不能被火星引力捕獲，從而飛離火星。”科研人員對記者表示。

據(jù)介紹，為了精確把控發(fā)動機的開關時機，環(huán)繞器在近火捕獲前需要由地面對其進行精確的無線電測定軌，再結(jié)合從環(huán)繞器上光學自主導航儀器中獲得的導航信息，得到環(huán)繞器和火星的精確位置。

制動過程中，依靠可靠的捕獲策略，確保探測器處于“捕獲走廊”直至進入環(huán)火軌道。此外，制動過程還需要火星環(huán)繞器具備自主應對器上突發(fā)故障能力，確保火星捕獲過程開展順利可靠。

成功捕獲進入環(huán)火軌道后，火星探測器會進行一系列軌道調(diào)整進入停泊軌道，將近火點調(diào)整到著陸點上空附近，并且在每次經(jīng)過近火點時對巡視器著陸區(qū)域進行詳查，為著陸巡視器的下一步著陸做好準備。

降軌進入，釋放著陸巡視器進入火星大氣(探測器抓總研制單位航天科技集團五院提供)

降軌進入，釋放著陸巡視器進入火星大氣

據(jù)介紹，探測器進入火星捕獲軌道后，經(jīng)過數(shù)次軌道調(diào)整進入周期約2個火星日的停泊軌道。

火星探測器會在停泊軌道運行約75天，開展若干次預著陸區(qū)成像探測，并將成像數(shù)據(jù)回傳至地面，完成著陸巡視器預選落區(qū)的預探測和進入點位置調(diào)整動作。

在確認著陸條件滿足要求后，環(huán)繞器擇機進行一次降軌機動，進入火星進入軌道，作釋放著陸巡視器的最后準備。降軌完成后，著陸巡視器與環(huán)繞器分離。分離結(jié)束后，著陸巡視器進行火星大氣進入段的飛行，火星環(huán)繞器則進行升軌機動，將軌道拉起返回到停泊軌道，為下一步進入中繼軌道做好準備。

在停泊軌道上，火星環(huán)繞器將再次進行軌道調(diào)整，進入中繼軌道，開始執(zhí)行與著陸巡視器的中繼通信任務。火星環(huán)繞器在中繼軌道上運行大約3個月，在地球與著陸巡視器之間搭建起溝通的橋梁。

在完成3個月的火星中繼任務后，火星環(huán)繞器在近火點進行制動降軌，進入科學探測軌道，并在該軌道上繼續(xù)運行1個火星年，執(zhí)行火星全球遙感探測任務。

著陸器抵達火星表面，開展巡視探測(探測器抓總研制單位航天科技集團五院提供)(趙竹青)