作者:史博臻 谢攀 来源:文汇报 发布时间:2020/10/10 10:16:20
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奔向火星关键一步,“天问一号”完成深空机动

 

北京时间昨天23时,在我国首次火星探测任务飞行控制团队控制下,“天问一号”探测器主发动机点火工作480余秒,顺利完成深空机动。此次轨道机动在距离地球大约2940万公里的深空实施。至此,探测器的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。探测器将在当前轨道飞行约4个月后与火星交会,其间将实施两到三次轨道中途修正。

据中国航天科技集团八院火星环绕器团队介绍,深空机动是指在地火转移段实施的一次变轨机动。通过深空机动可以改变探测器原有的飞行速度和方向,使其能够沿着变轨后的轨道顺利飞行至火星。通过使用深空机动进行轨道设计和轨道控制,八院火星环绕器团队不但成功增加了探测器的推进剂携带量,还实现了三方面的目标。

首先,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,有利于减小发动机单次工作时间,保证发动机工作的可靠性;同时,深空机动的实施有利于3000N发动机的标定,过程中可对3000N大发动机进行推力和比冲标定,而精确的发动机标定参数可以更好确保火星捕获的精度;另外,八院火星环绕器研制团队借此实现了对探测器到达时间的优化,能得到更加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。

执行深空机动任务,需要八院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深空机动变轨策略,完成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器上精确自主的轨道控制,本次深空机动中,地面对探测器的定轨任务由我国深空测控站和天文台共同完成,准确保证了探测器变轨的精密定轨需求。同时,为了能够精确自主控制轨道,火星环绕器装备了高精度陀螺、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,充分保证轨控的精度和可靠性。

本次深空机动中,环绕器瞄准的制动捕获时火星的位置距离环绕器约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。在八院火星环绕器团队的不懈努力下,此次深空机动控制的实际精度优于设计指标。

后续,团队将根据探测器实际飞行状态,迭代优化中途修正策略,利用中途修正持续对到达火星的轨道再进行精确修正。

 
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