(原標題:奔向火星關鍵一步!“天問一號”順利完成深空機動四大看點)
新華社北京10月9日電?題:奔向火星關鍵一步!“天問一號”順利完成深空機動四大看點
新華社記者胡喆
10月9日,在我國首次火星探測任務飛行控制團隊努力下,“天問一號”探測器順利完成深空機動。至此,探測器的飛行軌道變?yōu)槟軌驕蚀_被火星捕獲的、與火星精確相交的軌道。截至深空機動前,“天問一號”已飛行超過78天,距離地球超過2900萬公里,目前探測器各系統(tǒng)狀態(tài)良好。對我國首次火星探測任務而言,此次深空機動意義重大。
什么是深空機動?與軌道修正有何區(qū)別?
深空機動是指在地火轉(zhuǎn)移段實施的一次變軌機動。中國航天科技集團八院火星環(huán)繞器團隊專家告訴記者,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。
專家介紹,執(zhí)行深空機動是運載火箭入軌彈道和地火轉(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劑,更好地完成探測任務。
此前,“天問一號”已完成兩次軌道中途修正。專家表示,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系統(tǒng)提出了極高要求。
如何實現(xiàn)深空機動?
執(zhí)行深空機動任務需要飛行控制團隊根據(jù)預定到達火星時間、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。
“‘天問一號’在跑,地球在跑,火星也在跑。目前‘天問一號’已經(jīng)距離地球超過2900萬公里,我們互相之間的時延已經(jīng)比較大了,所以很多動作都要靠我們事先設計和探測器自己完成,這些都具有難度和挑戰(zhàn)?!蔽覈状位鹦翘綔y任務“天問一號”探測器副總指揮張玉花說。
為了完成地面測控的精密定軌和探測器上精確自主的軌道控制,此次深空機動中,地面對探測器的定軌任務由我國深空測控站和天文臺共同完成,準確保證了探測器變軌的精密定軌需求。為了能夠精確自主控制軌道,火星環(huán)繞器裝備了具備故障識別與自主處理能力的計算機,充分保證了軌道控制的精度和可靠性。
深空機動對火星探測好處多
據(jù)悉,通過使用深空機動進行軌道設計和軌道控制,不但成功增加了探測器的推進劑攜帶量,還實現(xiàn)了三方面目標。
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)動機的標定,過程中可對3000N發(fā)動機進行推力和比沖標定,而精確的發(fā)動機標定參數(shù)可以更好地確?;鹦遣东@的精度。
此外,通過深空機動,八院火星環(huán)繞器研制團隊實現(xiàn)了對探測器到達時間的優(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(探測器進入太陽光被火星遮擋的陰影區(qū))和通信盲區(qū)時間更短。
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3億公里之遙精確瞄準 精度優(yōu)于設計指標
此次深空機動中,環(huán)繞器距離瞄準的火星位置約3億公里,誤差控制約200公里,這相當于從北京到上海約1200公里的距離中瞄準一個直徑約0.8米的目標,難度可想而知。
在飛行控制團隊的不懈努力下,此次深空機動控制的實際精度優(yōu)于設計指標。后續(xù),工作人員將根據(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)對到達火星的軌道進行精確修正,確保探測器能夠按計劃準確進入火星捕獲走廊,被火星引力捕獲進入環(huán)火軌道,開展著陸火星的準備和后續(xù)科學探測等工作。
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