2021年2月10日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，順利進(jìn)入大橢圓環(huán)火軌道，成為我國第一顆人造火星衛(wèi)星，成功實現(xiàn)“繞、著、巡”第一步“繞”的目標(biāo)。

△“天問一號”飛行階段示意圖（圖源：國家航天局）

自2020年7月23日成功發(fā)射以來，“天問一號”已累計飛行202天，飛行里程約4.75億千米，距離地球約1.92億千米。實現(xiàn)環(huán)繞火星后，“天問一號”計劃于2021年5月至6月?lián)駲C(jī)實施火星著陸，開展巡視探測。

△“天問一號”飛行圖像（圖源：國家航天局）

【點·道】邀請國際宇航聯(lián)合會空間運輸委員會副主席、中國航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光，解讀“天問一號”“落火”前的準(zhǔn)備工作、后續(xù)“落火”過程中的難點看點。

△國際宇航聯(lián)合會空間運輸委員會副主席、中國航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光

01“天問一號”“繞火”的“近火制動”，和“嫦娥”的“近月制動”一樣嗎？

楊宇光：相同點：“都只有一次成功的機(jī)會”。航天器接近類似月球和火星這樣的天體，受引力影響，速度不斷加快，如果不適時進(jìn)行制動，航天器會擺脫天體引力束縛，無法完成“捕獲”。

不同點：

——首先，火星比月球更大，引力更大，因此，近火制動需要的力量更大，消耗的推進(jìn)劑更多。

——其次，近火制動對航天器自主性要求更高。地月平均距離38萬公里，通信延遲約一秒，而當(dāng)前地火距離近2億公里，通信延遲約10分鐘。因此，“天問一號”的制動指令是提前上注、自主執(zhí)行的。這在中國航天史上是第一次。

△“天問一號”效果圖（（圖源：航天科技集團(tuán)八院）

02 從“捕獲”到“落火”之間的幾個月時間，“天問一號”做些什么？

楊宇光：首先要實施進(jìn)一步的變軌。讓“天問一號”從當(dāng)前的低傾角大橢圓軌道，變?yōu)閮A角接近于90度的“極地軌道”，讓“天問一號”環(huán)繞火星飛行的每一圈都經(jīng)過南北兩極，實現(xiàn)對火星各區(qū)域的探測覆蓋。

其次要實施著陸準(zhǔn)備，包括對預(yù)設(shè)著陸點——烏托邦平原區(qū)域使用軌道器攜帶的相機(jī)進(jìn)行探察，為著陸器和巡視器的組合體進(jìn)入火星大氣做準(zhǔn)備。

在確定“落火”時機(jī)之后，“天問一號”需要先下降高度，在著陸器和巡視器的結(jié)合體脫離之后，軌道器將抬升高度，轉(zhuǎn)入中繼軌道，為巡視器與地球之間搭建信息中繼傳輸通道。

△“天問一號”效果圖（（圖源：航天科技集團(tuán)八院）

03 為什么業(yè)內(nèi)用“恐怖七分鐘”來形容“落火”過程？

楊宇光：在火星表面著陸，比在地球表面或在月球表面著陸更為復(fù)雜。火星大氣壓力只有地球的0.6%~0.7%。航天器在進(jìn)入火星的過程中，一方面無法依靠大氣降低到安全速度，同時又必須考慮空氣摩擦產(chǎn)生的熱量沖擊。

“天問一號”采取防熱盾+降落傘+反推發(fā)動機(jī)三重方式實施“落火”。第一階段依靠防熱盾，在減速的同時防止與火星大氣摩擦產(chǎn)生的熱量破壞探測器，降低到一定的速度后展開降落傘，進(jìn)一步降速后適時拋棄防熱盾和降落傘，開啟反推發(fā)動機(jī)，三種手段必須非常完美、無縫銜接。在火星探測“繞、著、巡”三項目標(biāo)任務(wù)中，最難的是“著”的過程。

△“天問一號”著陸巡視器進(jìn)入火星大氣效果圖（圖源：航天科技集團(tuán)五院）

04 “天問一號”搭載的我國首輛火星車正在進(jìn)行全球征名，目前共有十個名字初選入圍，分別是：弘毅、麒麟、哪吒、赤兔、祝融、求索、風(fēng)火輪、追夢、天行和星火。您更青睞哪一個或幾個？

楊宇光：近年來，我國的空間探測活動用了很多中國神話中的名字，比如探月工程用了“嫦娥”、暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星用了“悟空”……體現(xiàn)了鮮明的中國文化特色。

在火星車的候選名字當(dāng)中，我比較喜歡“祝融”和“哪吒”——火星有個“火”字，祝融是中國神話傳說中的火神；哪咤則在傳說中有風(fēng)火輪和火尖槍兩個法寶，也都和火有關(guān)。

△我國首輛火星車示意圖（圖源：航天科技集團(tuán)五院）

責(zé)任編輯：王鳳一