北京時間 2 月 10 號 19 時 52 分，中國首次火星探測任務(wù) “天問一號” 探測器實施近火捕獲制動，環(huán)繞器 3000N 軌控發(fā)動機點火工作約 15 分鐘后，探測器順利進入近火點高度約 400 千米、周期約 10 個地球日、傾角約 10° 的大橢圓環(huán)火軌道，這是中國第一顆人造衛(wèi)星實現(xiàn)此次任務(wù) “繞、著、巡” 目標的第一步，成功開啟環(huán)繞火星模式。
圖 | 天問一號制動捕獲高清效果圖（來源：人民日報）
據(jù)媒體消息，首次火星探測任務(wù)由地火轉(zhuǎn)移階段進入火星捕獲階段后，天問一號環(huán)繞器攜帶的中分辨率相機、高分辨率相機、磁強計、礦物光譜分析儀、離子與中性粒子和能量粒子探測儀等載荷將陸續(xù)開始工作，對火星開展多維度探測。
自 2020 年 7 月 23 日成功發(fā)射以來，天問一號探測器已累計飛行 202 天，完成 1 次深空機動和 4 次中途修正，抵達火星時飛行里程約 4.75 億千米，距離地球約 1.92 億千米，器地通信單向時延約 10.7 分鐘，各系統(tǒng)狀態(tài)良好。
圖 | 天問一號制動捕獲高清效果圖（來源：人民日報）
后續(xù)天問一號還將經(jīng)過多次軌道調(diào)整，進入火星停泊軌道，開展預(yù)選著陸區(qū)探測，計劃于 2021 年 5 月至 6 月?lián)駲C實施火星著陸，開展巡視探測。
飛行過程中如何保持正確航向？
隨著天問一號探測器逐漸接近火星，在飛行過程中需要面臨的幾個問題，也被很多人關(guān)注到，那就是天問一號在浩瀚宇宙飛行的過程中，如何保持正確航向、如何在高速飛行中完美剎車從而成功地被火星捕獲等。
圖 | 天問一號制動捕獲高清效果圖（來源：人民日報）
對于這個問題，國家航天局新聞宣傳中心表示：“實際上，如同地球上的人們出行使用導(dǎo)航一樣，天問一號去火星也是有導(dǎo)航的。這套導(dǎo)航系統(tǒng)就是我們國家的深空測控網(wǎng)。天問一號在飛行中，會受到各個天體的引力作用，不可避免地與理論軌道產(chǎn)生偏離，而這些偏差其實都在深空測控網(wǎng)的密切監(jiān)控下。當偏差達到一定范圍，控制人員就會適時對探測器進行軌道調(diào)整，用航天術(shù)語來表示就是軌道修正。同時，通過測控信號，控制人員也可以知道天問一號的實時位置，并告訴它應(yīng)該在哪里轉(zhuǎn)彎，在哪里剎車，這也就是深空機動和近火制動。”
探測器到達火星后為什么不直接著陸？
對于天問一號到達火星后為什么不直接著陸這個問題，中國科學(xué)院國家天文臺研究員鄭永春說：“確實是已經(jīng)規(guī)劃好了。天問一號火星探測器自 2020 年 7 月 23 日發(fā)射之后，整個飛行旅途達到七個月左右。抵達火星之后，首先是環(huán)繞火星進行運轉(zhuǎn)。因為剛開始時，這么高速飛過去，也要有一個剎車的過程。起初，天問一號只是剎住了，不過由于它進入的是個大橢圓軌道，近火點是剎住了，但這條軌道的遠火點會甩到很遠。然后，在慢慢調(diào)整的過程中，它的軌道高度會越來越低，也就是遠火點越來越低，其目的是要瞄準一條進入火星大氣的軌道。而這里恰恰是整個火星探測難度最大的地方，即 EDL（Entry，Descent，and Landing，即進入、下降和著陸）。”
鄭永春進一步對媒體解釋稱：“探測器在進入火星大氣后，逐漸減速，進入著陸過程。因為火星探測器的信號傳回地球需要十幾到二十幾分鐘，所以在這個時間段內(nèi)沒有辦法通過地面進行干預(yù)，天問一號只能完全靠自己測量參數(shù)、做出決定。由于我們對火星的了解非常有限，比如大氣、土壤、各種氣象條件等情況都是未知的，在進入過程中，天問一號要盡可能地延長在大氣中穿行的距離，這樣的話就可以用大氣阻力進行減速，速度降到一定階段時再打開降落傘。降落傘減速到一定速度后，反推火箭會點火啟動再減速。減速到一定階段后，就會靠著陸腿緩沖著陸到火星上面了。整個過程的時間是七分鐘，也是飛行風(fēng)險系數(shù)最高的階段，我們稱其為黑色七分鐘。天問一號探測器大概在 5 月份會登陸火星，一旦登陸成功，中國將是世界上第二個成功實現(xiàn)火星著陸的國家。”
二月探火為何 “三星照”？
在 2 月 9 日至 18 日期間，阿聯(lián)酋 “希望號” 探測器、中國 “天問一號” 探測器和美國 “毅力號” 火星車會陸續(xù)飛抵火星。為何它們都在此時探測火星？這其實與航天器飛赴火星的窗口期和三國探測火星的規(guī)劃不謀而合有關(guān)。
據(jù)媒體報道，俄羅斯知名航天歷史學(xué)家亞歷山大 熱列茲尼亞科夫說：“作為緊鄰地球的行星，火星一直吸引著人類。除了用天文望遠鏡觀測外，探測器是研究火星的主要工具。火星與地球的相對位置，使發(fā)射火星探測器的時機選擇非常重要。當二者距離較近時派遣探測器遠赴火星，可減少探測器能耗，縮短其抵達火星的時間。此前最近的火星探測器發(fā)射窗口期是 2020 年 7 月，因此阿聯(lián)酋、中國、美國的探測器先后于當月出發(fā)，抵達火星的時間也相近。”
全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩對媒體表示：“此次派遣航天器飛赴火星的 3 個國家，其空間探測規(guī)劃各異，啟動本次任務(wù)的時間卻不謀而合。發(fā)射航天器探測火星的窗口期每隔 26 個月有一次，美國差不多每隔 26 個月便有與火星研究相關(guān)的航天發(fā)射，派遣‘毅力號’火星車飛赴火星是既定任務(wù)，其啟程時間就在最近的一個發(fā)射窗口期，即 2020 年 7 月底。”
龐之浩還表示：“中國空間探測實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，將在首次考察火星過程中即完成 “繞、落、巡” 三步，這在人類火星探測史上是前所未有的。中國空間探測技術(shù)在不斷積累中日臻完善，如今探測火星的各項條件也已經(jīng)成熟。”
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