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天问一号累计飞行1亿千米怎么回事？天问一号累计飞行1亿千米事件始末( 二 )


“天问一号” ， 代表中国向火星“发问”
“圜则九重 ， 孰营度之？”
2000多年前 ， 屈原曾发出嗟叹 。 而今 ， “天问一号”将勇敢作答 。
2020年4月24日 ， 中国首次火星探测任务命名“天问一号” 。 首次火星探测任务将于今年在海南文昌航天发射场进行 。
据悉 ， 此次发射要实现火星环绕和着陆巡视 ， 并对火星开展全球性、综合性的环绕探测 ， 遥控操作火星车在火星表面开展区域巡视探测等任务 。 “两步并成一步走”的决定实为“弯道超车” ， 但若能一次实现环绕、着陆、巡视 ， 我国这一跨越式火星探测方案将成为全球首次 。
能够成为中国首次火星探测任务的“主角” ， “天问一号”在结构和性能上有着自己的风格：它由环绕器和着陆巡视器组成 ， 着陆巡视器又分为进入舱和火星车 。 当“天问一号”运行到选定的进入窗口后 ， 探测器进行降轨控制 ， 释放着陆巡视器 ， 环绕器则进行升轨控制 ， 进入中继通信轨道 ， 为火星车中继通信链路 ， 并开展环绕科学探测 。
着陆巡视器与环绕器分离后 ， 进入火星大气 ， 通过伞降和反推发动机的减速方式 ， 软着陆于火星表面 。 火星车从着陆平台上分离以后 ， 就可以在火星表面开展工作了 。
但是 ， 在“天问一号”进入该阶段之前 ， 还要经历5个相当漫长的阶段 。
从“三环”到“四环” ， 跨越的是4亿公里
在太阳系里 ， 八大行星以太阳为核心公转 ， 形成了八个环形轨道 ， 其中地球位于“三环” ， 火星则在“四环”运行 。 要想冲出地球抵达火星 ， 从“三环”跨越到“四环” ， 需要长途跋涉10个多月 ， 直线距离突破4亿公里的旅程 。 要经历发射入轨段、地火转移段、火星捕获段、火星停泊段以及离轨着陆段等5个阶段 。
其中 ， 地火转移段指的是从探测器与火箭分离后 ， 到进入火星引力影响球的飞行阶段 。 这一阶段是“天问一号”任务里耗时最多的部分 ， 需要近7个月之久 。
经过以亿公里计的奔袭后 ， “天问一号”进入火星引力影响球 ， 就开始被火星捕获了 。 发动机点火进行近“火”制动 ， 将探测器的飞行速度降下来 ， 俯下身段 ， 让火星捕获 。 一旦被火星成功捕获 ， 探测器就会在火星轨道运行 ， 成为一颗绕“火”卫星 。 接着 ， 探测器就开始进入火星停泊段 。
火星停泊段并不是停泊在火星轨道上不动 ， 而是在一个极轨道上绕“火”飞行 。 这个阶段要持续几个月 ， 直至探测器降轨后转入两器分离阶段 。
既然已经到了火星轨道 ， 为何还要绕飞数月而不是直接落“火”呢？
原来 ， 这个阶段的绕“火”飞行 ， 就是为了给地面控制环绕器上的高分相机对首选着陆区进行详细勘察 ， 并拍照成像 。 经历多圈精准成像后 ， 我们看清了“落脚点” ， 才能更好地控制“天问一号”准确着陆到理想区域 。
看清目标以后 ， 就要开始离轨着陆 。 这一阶段是火星探测任务成败的关键 ， 尤其是从进入火星大气层到着陆 ， 有着令人担忧的“恐怖7分钟”——在人类现有的44次火星探测中 ， 能够安全度过这7分钟的仅有9次 。
我国想要在首次火星探测任务中就克服这一艰难过程 ， 并让火星车在“火”面持续工作3个月 ， 所面临的挑战亦如可能获得的成就一样 ， 都是前所未有的 。
掌握新技术 ， 迎接新挑战
嫦娥四号登陆月背 ， 中国航天跨越了38万公里的距离 ， 经历了10余年、4个型号任务的不懈努力 ， 才得以“圆梦广寒宫” 。 如今 ， “天问一号”面临的是1000多倍于地月的距离 ， 1/4的准备时间 ， 一次任务实现“绕、落、巡”3个目标 。
采用超大变时延开环控制技术——压缩地火时空距离 。 火星探测器距离地球最远达4亿公里 ， 一个信号往返地球与航天器用时可达44分钟 ， 超大的时间延迟让地面无法沿用以往任务中的实时控制模式 。 为了突破这一“瓶颈” ， 北京中心采用超大变时延开环控制技术 ， 设计了全新的超远距离测站捕获模式 。


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