只為火星上空那一抹中國(guó)紅

天問(wèn)一號(hào)制動(dòng)捕獲效果圖。中國(guó)航天科技集團(tuán)八院供圖

　　【編者按】

　　這個(gè)春節(jié)，中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)再度引發(fā)關(guān)注。2月10日，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器抵達(dá)火星軌道，成為我國(guó)第一顆人造火星衛(wèi)星。2月12日，天問(wèn)一號(hào)從遙遠(yuǎn)的火星軌道傳來(lái)新春祝福，其火星捕獲過(guò)程影像公開(kāi)。2月15日，天問(wèn)一號(hào)成功實(shí)施捕獲軌道遠(yuǎn)火點(diǎn)平面機(jī)動(dòng)。在天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞火星成功實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”第一步“繞”的目標(biāo)之際，本版推出專(zhuān)題解讀。

　　在剛剛過(guò)去的春節(jié)假期，中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)動(dòng)作頻頻，接連走進(jìn)公眾視線——

　　先是2月10日晚，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器抵達(dá)火星軌道，成為我國(guó)第一顆人造火星衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”第一步“繞”的目標(biāo)，環(huán)繞火星獲得成功。

　　接著是2月12日，天問(wèn)一號(hào)從遙遠(yuǎn)的火星軌道傳來(lái)新春祝福：其火星捕獲過(guò)程影像公開(kāi)，太陽(yáng)翼、定向天線、火星大氣層及表面形貌清晰可見(jiàn)。

　　最近一次則是2月15日，天問(wèn)一號(hào)成功實(shí)施捕獲軌道遠(yuǎn)火點(diǎn)平面機(jī)動(dòng)。后續(xù)，它還將通過(guò)數(shù)次軌道調(diào)整，進(jìn)入火星停泊軌道，計(jì)劃于5月至6月?lián)駲C(jī)實(shí)施火星著陸。

　　至此，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)之環(huán)繞器副總設(shè)計(jì)師朱新波懸著的心，終于放了下來(lái)。他告訴中青報(bào)·中青網(wǎng)記者：“為了這一天，整個(gè)環(huán)繞器研制團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)千錘百煉，足足等了10年！”

　　8名院士聯(lián)名上書(shū)

　　如今回過(guò)頭來(lái)看，天問(wèn)一號(hào)的研制論證起點(diǎn)是2010年。那一年，我國(guó)剛剛發(fā)射第三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，在月球探測(cè)上也剛邁出“繞、落、回”的第一步。外界很難想象，就是在這一年，中國(guó)航天人已經(jīng)把目光投向火星。

　　中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)探測(cè)器系統(tǒng)副總指揮兼環(huán)繞器總指揮張玉花說(shuō)，2010年，在8名院士聯(lián)名上書(shū)的推動(dòng)下，我國(guó)深空探測(cè)重大專(zhuān)項(xiàng)論證拉開(kāi)帷幕。自那時(shí)起，她所在的八院火星團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始全程參加我國(guó)深空探測(cè)的重大專(zhuān)項(xiàng)論證。2013年，根據(jù)分工，八院火星團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)入對(duì)火星環(huán)繞器的總體論證。

　　論證一開(kāi)始，就遭遇一只只“攔路虎”：機(jī)會(huì)唯一的制動(dòng)捕獲如何踩剎車(chē)？過(guò)程復(fù)雜的兩器分離如何設(shè)計(jì)？遙測(cè)遙控中斷30天的“日凌期”如何度過(guò)？數(shù)億公里外的火星探測(cè)器如何開(kāi)展自主管理？

　　“面對(duì)這些難題，我們沒(méi)有退縮，關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)繞器的核心，絕不能假手于別人！”張玉花告訴記者，我國(guó)是深空探測(cè)領(lǐng)域的后來(lái)者，對(duì)深空探測(cè)所需的技術(shù)積累有限，為實(shí)現(xiàn)深空探測(cè)工程的目標(biāo)，必須攻克一系列關(guān)鍵技術(shù)。

　　在攻克環(huán)繞器自主管理難題方面，朱新波帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)組建了一個(gè)“敢啃硬骨頭”的青年攻關(guān)小組。

　　這可不是一個(gè)只會(huì)坐在辦公室伏案實(shí)驗(yàn)的“秀才團(tuán)隊(duì)”。朱新波告訴記者，為了更好地發(fā)揮協(xié)作優(yōu)勢(shì)，團(tuán)隊(duì)里的青年設(shè)計(jì)師頻繁往返京滬之間，不斷完善項(xiàng)目建議書(shū)和任務(wù)書(shū)，邊論證邊調(diào)研。

　　他舉了一個(gè)例子：給火星軌道控制帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)的是通信延時(shí)。由于探測(cè)器距離地球太過(guò)遙遠(yuǎn)，要踏入環(huán)火軌道的天問(wèn)一號(hào)，與地球的通信延遲超過(guò)了10分鐘，這意味著地面上的航天人無(wú)法對(duì)火星捕獲情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、快速應(yīng)對(duì)。

　　朱新波說(shuō)，面對(duì)這樣一段“視覺(jué)盲區(qū)”，軌道設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)協(xié)同控制系統(tǒng)進(jìn)行了近千種故障工況的分析，確定了關(guān)鍵參數(shù)及閾值，保證火星探測(cè)器在地面無(wú)法實(shí)時(shí)控制的情況下，對(duì)可能發(fā)生的情況進(jìn)行恰當(dāng)?shù)呐袛嗪头磻?yīng)。

　　“憑著‘初生牛犢不怕虎’的干勁，我們才拿下深空探測(cè)自主管理與控制關(guān)鍵技術(shù)等課題，取得重大突破，才讓后來(lái)的天問(wèn)一號(hào)有了聰明‘大腦’。”朱新波說(shuō)。

　　不過(guò)到這里，這場(chǎng)科研攻關(guān)大戲才剛剛開(kāi)始。

　　唯一一次成功機(jī)會(huì)

　　天問(wèn)一號(hào)在抵達(dá)火星軌道前，需要把握住唯一的機(jī)會(huì)，對(duì)火星進(jìn)行“制動(dòng)捕獲”。作為中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)中技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)最高、技術(shù)難度最大的環(huán)節(jié)之一，這一動(dòng)作被形象地稱(chēng)為“踩剎車(chē)”。

　　“為什么說(shuō)只有一次機(jī)會(huì)？如果點(diǎn)火時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，探測(cè)器就會(huì)一頭撞上火星；如果點(diǎn)火時(shí)間過(guò)短，探測(cè)器就會(huì)飛離火星。這對(duì)環(huán)繞器姿軌控分系統(tǒng)提出了極高要求?！敝煨虏ㄕf(shuō)。

　　他打了一個(gè)比方：開(kāi)車(chē)的人都知道，在高速公路下匝道需要讓車(chē)速降下來(lái)，才能安全經(jīng)過(guò)彎道。類(lèi)似的，對(duì)于以高速度向著火星靠近的探測(cè)器來(lái)說(shuō)，要想被火星引力所捕獲，也必須在“捕獲窗口”對(duì)應(yīng)的軌道弧段，精準(zhǔn)、自主可靠地完成“剎車(chē)”。

　　從理論上說(shuō)，給探測(cè)器一個(gè)反向推力，即可把它的速度降下來(lái)。但在工程實(shí)施過(guò)程中，仍會(huì)遇到不少問(wèn)題：火星引力的“捕獲窗口”有限，要求探測(cè)器在10分鐘內(nèi)將速度降低約每秒1公里。此外，由于通信延時(shí)，探測(cè)器必須完全依靠自身完成發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和關(guān)機(jī)，克服發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火期間的擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火方向和點(diǎn)火時(shí)長(zhǎng)的精確控制。

　　難題擺在面前，年輕的研制團(tuán)隊(duì)再一次出手了。

　　環(huán)繞器團(tuán)隊(duì)總體設(shè)計(jì)師謝攀告訴記者，為了解決這一難題，他和同事不斷進(jìn)行腦力碰撞，提出成百上千個(gè)方案。最終，他們決定采用捕獲時(shí)“開(kāi)機(jī)時(shí)長(zhǎng)”和“速度增量”兩個(gè)指標(biāo)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的“雙關(guān)機(jī)策略”。如此，環(huán)繞器還可以自主生成二次捕獲策略，以最大限度保證任務(wù)的成功。

　　2016年，我國(guó)首次自主火星探測(cè)任務(wù)正式啟動(dòng)立項(xiàng)，在這之后的幾年里，謝攀所在的研制團(tuán)隊(duì)接連攻克了火星制動(dòng)捕獲、超遠(yuǎn)距離通信、長(zhǎng)時(shí)間在軌自主管理、深空光學(xué)自主導(dǎo)航等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

　　謝攀說(shuō)，過(guò)去4年，研制團(tuán)隊(duì)不知經(jīng)過(guò)了多少次試驗(yàn)，失敗了重新再來(lái)，成功了就再重復(fù)驗(yàn)證，其目的都是為了確?？煽俊⒕珳?zhǔn)完成這一腳高難度“剎車(chē)”。

　　千分之三不容忽視

　　在地面的一次半物理仿真試驗(yàn)中，天問(wèn)一號(hào)捕獲制動(dòng)精度與指標(biāo)要求有了明顯偏差，這讓朱慶華的心一下子提到了嗓子眼兒。

　　這位環(huán)繞器技術(shù)副總設(shè)計(jì)師疑惑道：方案已考慮了探測(cè)器燃料消耗引起的質(zhì)量變化，也考慮了推力方向偏心造成的姿態(tài)干擾等多種可能的因素，為什么精度還是不夠？

　　研制團(tuán)隊(duì)隨即對(duì)捕獲制動(dòng)這一過(guò)程再次進(jìn)行深入分析，最終發(fā)現(xiàn)，制動(dòng)前的“沉底”時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)捕獲控制的速度增量產(chǎn)生了約0.3%的影響。

　　所謂“沉底”，就是在主發(fā)動(dòng)機(jī)推力減速前，先啟動(dòng)維持探測(cè)器姿態(tài)控制的小推力器工作，通過(guò)姿態(tài)控制推力器產(chǎn)生的加速度，使燃料集中到貯箱底部，便于主發(fā)動(dòng)機(jī)工作。

　　朱慶華告訴記者，研制團(tuán)隊(duì)很快對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行精確分析，將沉底工作過(guò)程的推力減小一倍，并將沉底過(guò)程對(duì)速度增量的影響引入到主發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)機(jī)的計(jì)算中，通過(guò)方案優(yōu)化和進(jìn)一步仿真驗(yàn)證，捕獲制動(dòng)精度有了顯著提升。

　　一個(gè)細(xì)節(jié)暴露了問(wèn)題，那么其他細(xì)節(jié)會(huì)不會(huì)也有類(lèi)似的問(wèn)題？

　　研制團(tuán)隊(duì)開(kāi)始“舉一反三”：承擔(dān)著指揮控制任務(wù)的GNC單元，采用了三模冗余方案。在團(tuán)隊(duì)多輪設(shè)計(jì)、仿真及驗(yàn)證工作下，3臺(tái)計(jì)算機(jī)可確?！安秸{(diào)一致”并實(shí)現(xiàn)“民主表決”，即運(yùn)算時(shí)刻和初始數(shù)據(jù)始終保持一致，進(jìn)而通過(guò)少數(shù)服從多數(shù)的原則，確保計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤。

　　朱慶華說(shuō)，為了確保這次“剎車(chē)”可靠完成，研制團(tuán)隊(duì)在4年的研制過(guò)程中，不斷進(jìn)行著發(fā)動(dòng)機(jī)推力方向和大小、發(fā)動(dòng)機(jī)推力干擾力矩、太陽(yáng)電池陣撓性振動(dòng)、推進(jìn)劑液體燃料晃動(dòng)等各參數(shù)的正常范圍、極限拉偏測(cè)試，分析測(cè)試和試驗(yàn)中GNC系統(tǒng)的表現(xiàn)，對(duì)異?，F(xiàn)象迅速定位并對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化完善。

　　“我們運(yùn)用自己的算法，對(duì)一些知名的火星探測(cè)任務(wù)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果與國(guó)際上公布的數(shù)據(jù)非常吻合?！杯h(huán)繞器GNC分系統(tǒng)產(chǎn)保師劉宇說(shuō)。

　　截至目前，具備自主控制能力的天問(wèn)一號(hào)已成功實(shí)施捕獲制動(dòng)。劉宇告訴記者，他期待天問(wèn)一號(hào)在火星的上空，能夠帶來(lái)更多探火新發(fā)現(xiàn)。

　　每一個(gè)腳印都在創(chuàng)造歷史

　　2020年，一場(chǎng)突如其來(lái)的新冠肺炎疫情，打亂了火星環(huán)繞器正樣產(chǎn)品的出廠步伐。

　　朱新波告訴記者，為了降低人員流動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，團(tuán)隊(duì)決定分雙線并行推進(jìn)工作：一支隊(duì)伍在京完成與北京飛行控制中心的無(wú)線1∶1聯(lián)試，另一支隊(duì)伍負(fù)責(zé)在上海完成整器出廠評(píng)審準(zhǔn)備工作。

　　測(cè)控?cái)?shù)傳分系統(tǒng)是天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器最重要的分系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)不僅要進(jìn)行整器的各項(xiàng)試驗(yàn)，同時(shí)還要進(jìn)行各測(cè)控站、應(yīng)用站的對(duì)接。朱新波說(shuō)，對(duì)接工作時(shí)間跨度大、協(xié)同距離遠(yuǎn)，需要長(zhǎng)期保持多地同時(shí)工作。

　　北到佳木斯的深山老林，西到喀什的茫茫戈壁，南到文昌的濕熱海島，東到上海的佘山腳下……在進(jìn)行我國(guó)首臺(tái)高靈敏度數(shù)字化深空應(yīng)答機(jī)的測(cè)控應(yīng)用對(duì)接任務(wù)時(shí)，研制團(tuán)隊(duì)在短短幾個(gè)月時(shí)間里，輾轉(zhuǎn)八地，披星帶月，奔赴數(shù)萬(wàn)公里。

　　2020年7月，天問(wèn)一號(hào)成功發(fā)射后，需要研制人員同時(shí)在北京、上海兩地進(jìn)行飛控。環(huán)繞器副總指揮褚英志告訴記者，在天問(wèn)一號(hào)奔赴火星的星際旅途中，團(tuán)隊(duì)成員每天“兩班倒”，一路遙遙“相伴”。

　　進(jìn)入2021年2月火星制動(dòng)捕獲的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，研制團(tuán)隊(duì)更是全員奔赴北京飛控?？傮w主任設(shè)計(jì)師?？∑赂嬖V記者，全體成員抵京后，開(kāi)展飛控文件的最終確認(rèn)，與北京飛行控制中心開(kāi)展一遍又一遍的協(xié)同演練。

　　第一時(shí)間得知天問(wèn)一號(hào)成功進(jìn)入環(huán)火軌道，?？∑戮従徦闪艘豢跉猓瑢?xiě)下了這段話：“好奇是隱藏人類(lèi)心中的神秘種子，熱情是蘊(yùn)含人們體內(nèi)的無(wú)窮力量，深空是等待人們探索的未知領(lǐng)域，夢(mèng)想是激勵(lì)我們前進(jìn)的灼灼明燈。我們所做的每一件事、踩下的每一個(gè)腳印，都在創(chuàng)造歷史！”

　　他告訴記者，10年的問(wèn)天之路，火星環(huán)繞器研制團(tuán)隊(duì)奉獻(xiàn)的是青春和智慧，扛住的是責(zé)任與壓力。

　　截至目前，火星探測(cè)研制團(tuán)隊(duì)已經(jīng)持續(xù)開(kāi)展了200多天的在軌飛行控制任務(wù)，完成了4次中途修正和一次深空機(jī)動(dòng)，開(kāi)展了各種自檢和功能驗(yàn)證工作，對(duì)探測(cè)器的測(cè)控通信能力、能源保障能力、姿軌控能力、自主管理能力等進(jìn)行了測(cè)試。

　　他們現(xiàn)在最期待的，就是5月至6月的落火時(shí)刻。

　　“疫情時(shí)期又趕上研制的收尾階段，乘坐人生中第一次20多個(gè)小時(shí)的大巴奔京，希望疫情趕緊過(guò)去，探火順順利利，更希望這一年在外的時(shí)間不要超過(guò)前一年的天數(shù)?！?/p>

　　——當(dāng)火星環(huán)繞器測(cè)控?cái)?shù)傳主任設(shè)計(jì)師王民建在京滬大巴上發(fā)完這條朋友圈后，他怎么也不會(huì)想到，在天問(wèn)一號(hào)抵達(dá)火星軌道，成為我國(guó)第一顆人造火星衛(wèi)星后，他的出差天數(shù)再次刷新了。

　　天問(wèn)一號(hào)，這個(gè)來(lái)自中國(guó)的火星使者，還要繞著火星繼續(xù)轉(zhuǎn)下去。而王民建，這位年輕航天人的探火之旅，同樣也在路上。

揭開(kāi)天問(wèn)一號(hào)火星環(huán)繞器神秘面紗

天問(wèn)一號(hào)制動(dòng)捕獲效果圖。中國(guó)航天科技集團(tuán)八院供圖

　　伴隨天問(wèn)一號(hào)成功被火星引力捕獲，其環(huán)繞器結(jié)構(gòu)也揭開(kāi)了神秘面紗。天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器由環(huán)繞器和著陸巡視器組成。這其中，“太空多面手”環(huán)繞器“一器分飾多角”，具備三大功能：飛行器、通信器和探測(cè)器。

　　中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)探測(cè)器系統(tǒng)副總指揮兼環(huán)繞器總指揮張玉花表示，在近7個(gè)月的飛行過(guò)程中，天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器首先作為飛行器，將著陸巡視器送至火星著陸軌道。待成功釋放著陸巡視器后，環(huán)繞器作為通信器，為著陸巡視器建立與地球之間的中繼通信鏈路。通信工作結(jié)束后，環(huán)繞器作為探測(cè)器對(duì)火星進(jìn)行科學(xué)探測(cè)。

　　“減肥瘦身”

　　據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)八院天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)杜冬博士介紹，為了克服地球的強(qiáng)大引力、奔向火星，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器總重量不能超過(guò)5000公斤，但為了到達(dá)遙遠(yuǎn)的火星，它又至少需要攜帶2500公斤的推進(jìn)劑，除去著陸巡視器占去的1300公斤重量份額，環(huán)繞器自身干重被嚴(yán)格限制在1200公斤以內(nèi)。

　　“環(huán)繞器的1200公斤包含結(jié)構(gòu)和其他各種設(shè)備的重量，還要兼顧2.5米可展開(kāi)驅(qū)動(dòng)天線、太陽(yáng)電池陣、高分辨率相機(jī)等多種大體積設(shè)備的安裝要求?！倍哦f(shuō)，如何在重量有限的情況下實(shí)現(xiàn)高效的承載和設(shè)備安裝，成為了環(huán)繞器結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)面前的一只“攔路虎”。

　　環(huán)繞器結(jié)構(gòu)主任設(shè)計(jì)師王建煒說(shuō)，對(duì)于航天器來(lái)說(shuō)，質(zhì)心越低、重量越輕，發(fā)射成本就越小，所以結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是要盡量降低質(zhì)心，優(yōu)化重量，同時(shí)兼顧設(shè)備安裝需求。圍繞著這個(gè)核心原則，結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)先后開(kāi)展了多輪結(jié)構(gòu)構(gòu)型論證。

　　“探測(cè)器多一克的重量，付出的發(fā)射成本將遠(yuǎn)超一克黃金?！倍哦f(shuō)，為了繼續(xù)“減重”，環(huán)繞器結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)還把目光投向重量最大的結(jié)構(gòu)核心部件——中心承力筒，并創(chuàng)新采用了“全復(fù)合材料主承力結(jié)構(gòu)”，在材料上下功夫，使得環(huán)繞器在苛刻限重的條件下實(shí)現(xiàn)高效承載。

　　“火眼金睛”

　　天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器飛近火星的過(guò)程中，如何靠自己找到火星？

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)八院光學(xué)導(dǎo)航專(zhuān)家鄭循江告訴記者，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器上配置的光學(xué)導(dǎo)航敏感器，可以利用拍攝的恒星與火星圖像，精確計(jì)算出自身的飛行姿態(tài)、位置與速度，實(shí)現(xiàn)相對(duì)火星的自主導(dǎo)航。

　　“光學(xué)導(dǎo)航敏感器就好比天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器自動(dòng)駕駛過(guò)程中的‘眼睛’?！编嵮f(shuō)。據(jù)他介紹，在飛近火星的過(guò)程中，探測(cè)器靠這雙“眼睛”實(shí)時(shí)觀測(cè)火星的距離和方向，讓飛控團(tuán)隊(duì)可以更直觀地確認(rèn)飛行軌道和姿態(tài)，計(jì)算圖像中火星的幾何中心和視半徑，天問(wèn)一號(hào)也就可以通過(guò)最優(yōu)估計(jì)算法，來(lái)自主獲取實(shí)時(shí)的位置和速度信息。

　　鄭循江說(shuō)，7年來(lái)，在2500多個(gè)日日夜夜的攻關(guān)期間，研制團(tuán)隊(duì)不是在做試驗(yàn)，就是在去做試驗(yàn)的路上。正是有了廣泛的試驗(yàn)數(shù)據(jù)加持，團(tuán)隊(duì)完成了設(shè)計(jì)方案的多輪優(yōu)化，最終完成了最?lèi)毫訔l件下的全部功能及性能的驗(yàn)證。

　　“這是我國(guó)首次在行星際轉(zhuǎn)移飛行過(guò)程中應(yīng)用光學(xué)自主導(dǎo)航技術(shù)?！编嵮f(shuō)，國(guó)內(nèi)并無(wú)先前的工程經(jīng)驗(yàn)可參考，研制團(tuán)隊(duì)一點(diǎn)點(diǎn)摸索，設(shè)計(jì)了大大小小百余個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，最終使中國(guó)成為世界上第二個(gè)掌握并在軌驗(yàn)證了火星光學(xué)自主導(dǎo)航技術(shù)的國(guó)家。

　　“最強(qiáng)大腦”

　　綜合電子分系統(tǒng)被稱(chēng)為天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器的“最強(qiáng)大腦”，負(fù)責(zé)環(huán)繞器全部信息的管控。

　　張玉花說(shuō)，在天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器對(duì)火星進(jìn)行探測(cè)的過(guò)程中，器上的各科學(xué)儀器都會(huì)產(chǎn)生大量的科學(xué)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須要發(fā)回地面由科學(xué)家們進(jìn)行研究，此外，環(huán)繞器上的光學(xué)導(dǎo)航敏感器和紅外導(dǎo)航敏感器數(shù)據(jù)也需要發(fā)送回地面進(jìn)行進(jìn)一步的分析，綜合電子分系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、儲(chǔ)存，并在合適的時(shí)機(jī)傳輸回地球。

　　據(jù)她介紹，通常情況下，環(huán)繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星都是由地面控制中心根據(jù)衛(wèi)星的實(shí)時(shí)狀態(tài)和任務(wù)要求進(jìn)行控制的。但與地球衛(wèi)星不同，火星環(huán)繞器由于器地距離遠(yuǎn)，通信時(shí)間延遲長(zhǎng)，往往來(lái)不及依靠地面指令對(duì)探測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

　　此外，深空探測(cè)器與地面站通信存在獨(dú)特的“日凌”現(xiàn)象，即當(dāng)探測(cè)器、地球和太陽(yáng)位置處于同一直線時(shí)，太陽(yáng)輻射會(huì)干擾地火之間的射頻信號(hào)傳輸，導(dǎo)致通信中斷。因此，“日凌”期間，環(huán)繞器必須“自己照顧好自己”。

　　張玉花說(shuō)，針對(duì)這些情況，環(huán)繞器綜合電子分系統(tǒng)的研制團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列技術(shù)攻關(guān)，設(shè)計(jì)了深空探測(cè)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)上行指令自主管理機(jī)制、整器斷電再恢復(fù)功能等，讓環(huán)繞器在必要時(shí)能“自己照顧好自己”，實(shí)現(xiàn)了環(huán)繞器在軌自主運(yùn)行大于60天的能力。

　　她告訴記者，從環(huán)火開(kāi)始，天問(wèn)一號(hào)就正式成為火星的衛(wèi)星。后續(xù)，天問(wèn)一號(hào)還要進(jìn)行一次軌道調(diào)整和兩次近火制動(dòng)，屆時(shí)天問(wèn)一號(hào)離火星最近距離只有265公里。之后，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器會(huì)邊環(huán)繞邊完成拍照任務(wù)，開(kāi)展預(yù)選著陸區(qū)探測(cè)，計(jì)劃于2021年5月至6月?lián)駲C(jī)實(shí)施火星著陸。

　　“高清攝影師”

　　2月12日，國(guó)家航天局對(duì)外發(fā)布天問(wèn)一號(hào)抵達(dá)火星軌道過(guò)程中的影像。實(shí)施此次拍攝任務(wù)的工程測(cè)量分系統(tǒng)，就是火星捕獲大片背后的“攝影師”，由中國(guó)航天科技集團(tuán)八院509所設(shè)計(jì)研制。

　　張玉花表示，為做好天問(wèn)一號(hào)在軌工作狀態(tài)的可視化監(jiān)視，火星環(huán)繞器工程測(cè)量團(tuán)隊(duì)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一套由多個(gè)“質(zhì)量小、個(gè)頭小、能耗小”的“小塊頭”組成的工程測(cè)量分系統(tǒng)，包括固連遙測(cè)探頭、近距離遙測(cè)探頭和國(guó)旗，而實(shí)施此次捕獲過(guò)程拍照的，便是其中的固連遙測(cè)探頭的兩個(gè)固連測(cè)量傳感器。

　　在飛向火星的旅程中，固連遙測(cè)探頭一路監(jiān)測(cè)天問(wèn)一號(hào)的狀態(tài)，完成了太陽(yáng)翼展開(kāi)過(guò)程、定向天線展開(kāi)監(jiān)測(cè)，在定向天線展開(kāi)到位的同時(shí)拍攝到了地球。

　　張玉花說(shuō)，自我國(guó)首次自主火星探測(cè)工程立項(xiàng)以來(lái)，如何做好天問(wèn)一號(hào)在軌飛行可視化監(jiān)測(cè)就成為了研制團(tuán)隊(duì)面對(duì)的重要任務(wù)之一?；鹦黔h(huán)繞器工程測(cè)量團(tuán)隊(duì)結(jié)合全飛行過(guò)程，設(shè)計(jì)了太陽(yáng)翼展開(kāi)、定向天線展開(kāi)、地月拍照、太空自拍、火星拍照、器器分離過(guò)程等監(jiān)測(cè)任務(wù)。

　　她告訴記者，在接下來(lái)的飛行中，火星環(huán)繞器工程測(cè)量分系統(tǒng)將繼續(xù)開(kāi)展任務(wù)，持續(xù)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)翼、定向天線的運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)，實(shí)施器器分離過(guò)程可視化監(jiān)測(cè)，繼續(xù)為天問(wèn)一號(hào)的探測(cè)之旅保駕護(hù)航。

　　來(lái)自天問(wèn)一號(hào)的家書(shū)

天問(wèn)一號(hào)制動(dòng)捕獲效果圖。中國(guó)航天科技集團(tuán)八院供圖

　　親愛(ài)的家人們：

　　離家200余天，跋涉4.75億公里，此時(shí)，我終于在距離火星400公里處成功“剎車(chē)”，進(jìn)入了環(huán)火軌道?；厥走b望地球家園，已相距2億公里。家人們一切還好嗎？

　　我知道，現(xiàn)在家鄉(xiāng)已經(jīng)是立春之后了，感慨萬(wàn)千。我在2020年7月的烈日下出發(fā)，地球上的你們歷經(jīng)炎炎夏日，颯颯金秋，瑟瑟寒冬，一路精心守護(hù)陪伴著我到春回大地。從我奔火啟程的那一天起，家人們就日夜對(duì)我的狀態(tài)進(jìn)行細(xì)致判讀，一路上4次中途修正，一次深空機(jī)動(dòng)，兩次狀態(tài)自檢，讓我的旅程溫暖而踏實(shí)。

　　這次近火制動(dòng)，我更是信心滿滿，有上百位家人在飛控中心集同工作，24小時(shí)連續(xù)跟蹤；更有航天科技集團(tuán)五院飛行控制的“最強(qiáng)天團(tuán)”坐陣，他們中有葉培建院士等16名技術(shù)專(zhuān)家和顧問(wèn)、5名兩總、61名各個(gè)崗位的飛控人員，謝謝你們！

　　我終于進(jìn)入環(huán)繞火星的軌道，可以好好看一看這個(gè)紅色星球了。此時(shí)此刻，你們與我分享著進(jìn)入火星軌道的喜悅，我也在和你們共同品味著新春的吉祥。借此機(jī)會(huì)在這里給家人和全國(guó)人民拜年！祝大家牛年大吉!

　　“日月安屬？列星安陳？”中華民族仰望星空留下的種種好奇與疑惑，一直激勵(lì)著我去找尋答案，現(xiàn)在家人們最常說(shuō)的一句話是“征途漫漫，惟有奮斗”。

　　從環(huán)火開(kāi)始，我這顆中國(guó)制造的航天器就正式成為火星的衛(wèi)星啦。接下來(lái)，我還要進(jìn)行一次軌道面調(diào)整和兩次近火制動(dòng)，這樣，我離火星最近的距離就只有265公里啦，之后就是邊完成環(huán)繞拍照任務(wù)，邊為3個(gè)月后的著陸巡視做好準(zhǔn)備。

　　我將全力以赴，等待我的好消息吧！

　　天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器

　　2021年2月

　　(記者 邱晨輝)

　?。ㄔ}為《只為火星上空那一抹中國(guó)紅——“十年磨一劍”打造我國(guó)首顆人造火星衛(wèi)星》《揭開(kāi)天問(wèn)一號(hào)火星環(huán)繞器神秘面紗》《來(lái)自天問(wèn)一號(hào)的家書(shū)》）

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)青年報(bào)

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