历史性一刻！天问一号一脚精准“刹车”进入环火轨道

下课铃响了

这是中国航天史上的历史性一刻！
记者从国家航天局获悉，2021 年 2 月 10 日 19 时 52 分，中国首次火星探测任务天问一号探测器实施近火捕获制动，环绕器 3000N 轨控发动机点火工作约 15 分钟，探测器顺利进入近火点高度约 400 千米，周期约 10 个地球日，倾角约 10 的大椭圆环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星，实现 " 绕、着、巡 " 第一步 " 绕 " 的目标，环绕火星获得成功。
天问一号探测器总重约 5 吨，由环绕器和着陆巡视器组成，着陆巡视器主要包括进入舱和火星车。此次实施制动捕获的环绕器由中国航天科技集团上海航天技术研究院抓总研制。制动捕获的成功，为后续的着陆、巡视打好了基础。
" 火星制动捕获 " 是指探测器在抵近火星时，通过主发动机长时间点火，使得在行星际空间高速飞行的探测器大速度增量减速，从而能够被火星引力场捕获，进入绕火轨道。
" 火星制动捕获 " 是整个探测任务中技术风险最高、难度最大的环节之一。制动捕获的机会有且仅有一次，关系着整个工程任务的成败。捕获过程中，火星环绕器需要准确地进行点火制动，只有点火时机和时长都分秒不差，才能形成理想的目标捕获轨道。可以说，制动捕获的成功，离不开各系统的大力协同、密切配合，考验了地面测控系统深空高精度测定轨能力，也进一步验证了火星环绕器的各项高可靠设计。
此次火星探测任务捕获时，探测器的目标轨道距火星最近处仅 400 公里，一不留神就会撞击火星或飞离火星。地面测控系统的深空测控网和甚长基线干涉测量网通过接收探测器持续发射的高稳定度无线电信号，经过连续计算获得高精度的轨道数据，从而确保探测器能够在预定时间、预定高度顺利进入捕获走廊，实施变轨动作。
制动捕获过程中，火星环绕器也面临诸多困难。
由于制动捕获时探测器距离地球 1.92 亿公里，单向通信时延达到 10.7 分钟，地面无法对整个过程进行实时监控，只能依靠探测器自主执行捕获策略。为了确保本次制动捕获成功，上海航天技术研究院火星环绕器团队设计了器务自主管理器双大脑、姿轨控计算机三核心、测控通信多通道切换策略、发动机双关机策略、3000N 和 120N 发动机两重保险等多项技术，极大地提升了系统的可靠性。
天问一号是我国独立开展行星际探测的第一步，于 2020 年 7 月 23 日在中国文昌航天发射场由长征五号运载火箭发射升空，将通过一次发射实现对火星的 " 绕、落、巡 "。自发射以来，火星探测研制团队已持续开展了 202 天的在轨飞行控制任务，完成了四次中途修正和一次深空机动，开展了各种自检和功能验证工作，对探测器的测控通信、能源保障、姿轨控、自主管理等能力进行了测试，确保制动捕获过程涉及的功能、性能得到充分检验。
后续，火星环绕器研制团队将继续为着陆巡视器登陆火星开展巡视探测等任务做好支撑。按照计划，进入环火轨道后，天问一号将于今年 5 月择机实施降轨，着陆巡视器将与环绕器分离，并软着陆火星表面，火星车驶离着陆平台，开展巡视探测等任务。
附：天问一号任务进展时间轴
→ 2020 年 7 月 23 日
长五遥四火箭成功发射天问一号探测器
→ 2020 年 7 月 27 日 -28 日
天问一号探测器在飞离地球约 120 万公里处回望地球，利用光学导航敏感器对地球、月球成像，获取了地月合影。
→ 2020 年 8 月 2 日
天问一号探测器完成第一次轨道中途修正。这是 3000N 轨控发动机首次太空点火工作，验证了发动机在轨的实际性能。
→ 2020 年 8 月 19 日
22 时 20 分起，天问一号探测器环绕器上火星磁强计、矿物光谱分析仪、高分辨率相机、中分辨率相机等载荷依次完成自检，确认设备状态正常。
→ 2020 年 8 月 28 日
10 时 08 分，天问一号探测器飞行里程达到 1 亿千米，探测器姿态稳定、能源平衡，多个载荷完成自检，确认设备状态正常。
→ 2020 年 9 月 20 日
23 时，天问一号探测器顺利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。
→ 2020 年 10 月 1 日
国家航天局发布天问一号探测器飞行图像，图上的五星红旗光彩夺目，这是天问一号探测器首次深空 " 自拍 "。
→ 2020 年 10 月 9 日
23 时，天问一号探测器主发动机点火工作 480 余秒，顺利完成奔火旅程中的唯一一次深空机动。
→ 2020 年 10 月 28 日
天问一号探测器 8 台 25N 发动机同时点火工作，顺利完成第三次轨道中途修正，并在轨标定了 25N 发动机的实际性能。
→ 2020 年 12 月 14 日
截至当天 21 时，天问一号探测器飞行里程约 3.6 亿公里，距离地球超过 1 亿公里，距离火星约 1200 万公里。
→ 2021 年 1 月 3 日
天问一号飞行里程破 4 亿公里，一个多月后进入环火轨道。
→ 2021 年 2 月 5 日
当天 20 时，天问一号发动机点火工作，顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正，以确保按计划实施火星捕获。此前，天问一号在距离火星约 220 万公里处，获取了首幅火星图像。
→ 2021 年 2 月 10 日
天问一号成功实施制动，顺利进入环火轨道。
栏目主编：刘锟 本文作者：刘锟 文字编辑：刘锟 题图来源：中国航天 图片编辑：笪曦