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凯时国际平台:“天问一号”进入火星轨道 预计五六月择机登陆火星

时间:2021/2/11 11:08:01  作者:  来源:  查看:12  评论:0
内容摘要:  “天问一号”进入火星轨道  飞行里程约4.75亿公里,各系统状态良好,预计五六月择机登陆火星  天问一号  ●构成:环绕器、着陆巡视器(包含着陆平台和火星车)  ●重量:约5吨,着陆巡视器共1300公斤,其中火星车约240公斤  ●高度:火星车最高1.85米  ●工作时间:火...
  “天问一号”进入火星轨道

  飞行里程约4.75亿公里,各系统状态良好,预计五六月择机登陆火星

  天问一号

  ●构成:环绕器、着陆巡视器(包含着陆平台和火星车)

  ●重量:约5吨,着陆巡视器共1300公斤,其中火星车约240公斤

  ●高度:火星车最高1.85米

  ●工作时间:火星车计划工作90多天,环绕器计划运行一个火星年

  ●科学载荷:环绕器上7种,火星车上6种

  ●飞行速度:超过11.2千米/秒

  2月10日,“天问一号”火星探测器顺利实施近火制动,完成火星捕获,正式踏入环火轨道。计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆,开展巡视探测。

  新京报讯 记者从国家航天局获悉,2021年2月10日19时52分,中国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动,环绕器3000N轨控发动机点火工作约15分钟,探测器顺利进入近火点高度约400千米,周期约10个地球日,倾角约10o的大椭圆环火轨道,成为我国第一颗人造火星卫星,实现“绕、着、巡”第一步“绕”的目标,环绕火星获得成功。

  首次火星探测任务由地火转移阶段进入火星捕获阶段后,“天问一号”环绕器携带的中分辨率相机、高分辨率相机、磁强计、矿物光谱分析仪、离子与中性粒子和能量粒子探测仪等载荷将陆续开始工作,对火星开展多维度探测。

  自2020年7月23日成功发射以来,“天问一号”探测器已累计飞行202天,完成1次深空机动和4次中途修正,抵达火星时飞行里程约4.75亿千米,距离地球约1.92亿千米,器地通信单向时延约10.7分钟,各系统状态良好。后续“天问一号”还将经过多次轨道调整,进入火星停泊轨道,开展预选着陆区探测,计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆,开展巡视探测。

  ■ 释疑

  “天问一号”赴火星迈多少坎?

  飞行了202天,如何在深空“漂移”、刹车?是“天问一号”需要迈过的坎,而且“天问一号”只有一次近火制动机会,错过就要等到2033年。

  导航

  深空机动 做了一次大转弯

  “天问一号”奔赴火星之路,离不开航天科技集团五院总体设计部轨道设计团队的星际引航。

  自2020年7月23日发射以来,踏上奔火高速的“天问一号”已经完成了四次轨道中途修正和一次深空机动。与嫦娥系列探测器在地月空间飞行不同,“天问一号”是在进行星际航行,发射升空三天后已经彻底脱离了地球的引力场。

  在地火转移的高速路上,“天问一号”长期处于无动力飞行状态,难免会受到入轨偏差、控制偏差和其他摄动因素的影响,与预定轨道产生一定的偏离,需要通过中途修正的方式来进行飞行方向和速度的细节调整。

  在高速奔火的路上,深空机动是“天问一号”需要掌握的漂移技巧。与中途修正相比,深空机动是控制量更大的轨控动作,使探测器通过一次大转弯、或者说大漂移,从地球的公转面进入到火星的公转面上,“从轨道设计的角度来说,深空机动主要是为了调整探测器绕日轨道的尺寸和倾角,从而使探测器飞行的轨道满足到达火星的需求。”轨道负责人周文艳研究员解释。

  刹车

  近火制动只有一次机会 错过等12年

  在第四次中途修正后,“天问一号”保持着平稳的飞行轨迹抵达火星附近。从地火转移轨道进入到环火轨道,需要通过近火制动来实现火星捕获,完成日心轨道和火心轨道的顺利衔接。

  “天问一号”需要准确识别通往火星的高速路标并刹车慢行,在通往环火轨道的“匝道”上谨慎行驶。“对于轨道设计来说,近火制动这脚刹车力道大小是极为考究的,踩得太轻,就会飞离火星,踩得太重,则会对后面的飞行时序产生巨大影响。”轨道主管设计师高珊用生动的比喻来描述近火制动。

  在完成第四次中途修正后,“天问一号”火星探测器进入到了合适的窗口期。对于“天问一号”来说,近火制动只有一次机会,因为下一次合适的窗口期是在2033年。

  开车的人都知道,在高速公路下匝道需要让车速降下来才能安全过弯。类似地,对于以28km/s高速靠近火星的探测器来说,要想被火星引力捕获,也必须在“捕获窗口”对应的轨道弧段,精准、自主可靠完成“刹车”。理论上,给探测器一个反向推力,即可把它的速度降下来。但在工程实现过程中,仍会遇到不少问题。

  火星探测器配置了1台3000N的轨道控制发动机,进行引力捕获时的制动减速控制。火星引力捕获窗口有限,要求探测器在10分钟内将速度降低约1km/s。

  与常规卫星可以由地面实时操控不同,制动捕获过程中,探测器距离地球1.92亿公里,地球与探测器之间数据通信的单向时间延迟超过10.7分钟,探测器必须完全依靠自身完成发动机点火和关机,克服发动机点火期间的扰动,实现点火方向和点火时长的精确控制。

  “在失去地面实时测控的环境下,我们惟有通过方案设计,充分考虑发动机推力存在偏差、探测器质心不断变化等情况,全自主执行精确轨道控制;再通过多因素组合的测试和仿真分析,让控制方案更加可靠。”航天科技集团八院环绕器副总设计师朱庆华说道。

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