新京报|天问一号火星探测器顺利完成深空“变道”

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10月9日23时，在我国飞行控制团队控制下，天问一号火星探测器主发动机点火工作480余秒，顺利完成深空机动。
天问一号在轨道设计中，安排了一次深空机动和四到五次轨道修正。这次深空机动相当于唯一一次“变道” ，意义重大。
至此，探测器飞行轨道变为能够准确被火星捕获的与火星精确相交的轨道。也就是说，沿着变道后的轨道飞行，天问一号就能直接抵达火星附近。
据国家航天局消息，天问一号将在当前轨道飞行约4个月后与火星交会，其间还将实施两到三次轨道中途修正。
为什么要进行深空机动？
——为了调整奔火轨道
自从7月23日发射升空，天问一号在抵达火星之前，需要经过多次轨道调整，任何一个火星探测器都不可能飞在一条理想的地火转移轨道上，中间需要数次轨道修正和深空机动。
轨道修正是为了减小飞行偏差，使探测器沿着预定的轨道飞行而进行的轨道控制。深空机动是改变探测器当前轨道，使其进入一条新的轨道而进行的轨道控制。
打个比方，就像驾车过程中，轨道修正是微调方向盘，深空机动就是大拐弯。
据中国航天科技集团八院火星环绕器团队介绍，这次深空机动，改变了天问一号的飞行速度和方向，沿着变轨后的轨道，就可以顺利飞行到火星了。
深空机动难度多大？
——约3亿公里距离误差控制约200公里
火星环绕器团队介绍，与速度增量较小、发动机工作较短的常规中途修正不同，深空机动过程中，探测器由发射入轨的逃逸转移轨道，变轨为精确到达火星的轨道，速度增量大，发动机工作时间长，对探测器控制和推进系统提出了极高的要求。
这次深空机动中，瞄准的制动捕获时火星位置约3亿公里远，误差控制约200公里，相当于北京到上海约1200公里距离中瞄准一个直径约0.8米的目标，最终实现的实际精度优于设计指标。
为了实现深空“变道” ，火星环绕器团队根据预定到达火星时间、轨道参数与即时测控定轨参数，制定变轨策略，完成了对应的探测器姿态和轨道控制，确保探测器在深空机动后处于与火星精确相交的轨道上。
为了完成地面测控的精密定轨和精确自主的轨道控制，本次深空机动中，定轨任务由我国深空测控站和天文台共同完成。火星环绕器上装备了高精度陀螺、加速度计以及具备故障识别与自主处理能力的器上计算机，充分保证了轨控的精度和可靠性。
深空机动有什么好处？
——能携带更多燃料，确保捕获精度
起初选择深空机动的方式，也有很多优势。比如，能允许天问一号携带更多燃料，更好地完成探测任务。
另外，深空机动将一个大的捕获速度增量，分解为两次相对较小的速度增量，减小发动机单次工作时间；同时，有利于对发动机进行推力和比冲标定，更好地确保火星捕获的精度。
通过深空机动，火星环绕器团队还实现了对探测器到达时间的优化，得到更有利的捕获点处的光照条件和通信条件，也使捕获时探测器经历的火影时间（探测器进入太阳光被火星遮挡的阴影区）和通信盲区时间更短，保证探测器被火星轨道捕获，顺利环绕火星。
距离到达火星还有多远？
——4个月后到达，还需多次“闯关”
此次轨道机动在距离地球大约2940万千米的深空实施。天问一号将在当前轨道飞行约4个月后抵达火星附近，其间还将实施两到三次轨道中途修正。
此前，天问一号已经进行过两次轨道修正。 8月2日7时，刚出发10天的天问一号完成首次轨道修正， 3000N推力的发动机工作20秒钟。 9月20日23时，天问一号探测器4台120N发动机同时点火工作20秒，完成第二次轨道中途修正，并在轨验证了120N发动机的实际性能。天问一号发射入轨和第一次中途修正的精度很高，因此第二次修正量很小。分页标题
火星环绕器团队介绍，后续将根据实际飞行状态，再进行精确的轨道修正，保证探测器能够按计划准确进入火星捕获走廊，被火星引力捕获。
被火星捕获是整个任务中技术风险最高的环节之一，俗称“踩刹车” ，只有一次机会。 “刹车”早了，探测器速度降得过低，会坠入大气层撞击火星；“刹车”晚了，探测器就会错过火星，飞向深空。
顺利进入环火轨道后，天问一号还要经过多次轨道调整，进入周期约两个火星日的停泊轨道。天问一号在停泊轨道飞行近三个月，一次次从首选着陆点乌托邦平原上空掠过，观察着陆点，开展预着陆区成像探测。
最终在窗口到来的那一刻，天问一号完成环绕器和着陆器的在轨分离，着陆器在大约9分钟的时间里，执行升力控制、弹伞开伞、抛大底、抛背罩、悬停、避障和着陆缓冲等一系列动作，降落在火星表面。
【新京报|天问一号火星探测器顺利完成深空“变道”】***采访人员倪伟