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环球网 10-22

全自主飞行 天问一号圆满通过日凌考验

【环球时报 - 环球网报道】2021 年 9 月," 天问一号即将失联一个月 " 的消息刷遍了朋友圈;日前,天问一号火星探测任务团队通过地面发令形式,正式将器上状态设置为 " 出日凌 ",标志着火星环绕器顺利完成了一月有余的全自主飞行,圆满通过了日凌考验。天问一号的好消息让大家开心的同时也让很多人不由得好奇:一个多月中,天问一号到底经历了什么?究竟是依靠什么,让它可以在遥远的火星顺利完成自主飞行?别急,航天科技集团八院天问一号火星环绕器团队这就为你一一解答。

火星探测中的 " 日凌 "

火星距离地球很远,两者距离一直在 5500 万至 4 亿千米之间周期性变化。为了实现火星与地球之间的通信,所有的火星探测器都需要采用强大的通信技术、配置复杂的通信设备,例如火星环绕器就配置了由超高灵敏度深空应答机、2.5m 口径定向天线、复杂微波网络等设备组成的通信系统。然而即使如此,也无法对抗太阳超强的电磁辐射。当太阳位于火星与地球之间时,火星探测器与地球之间的无线电通信将受到干扰而失去联系。

根据天体运动规律,火星、地球每隔 26 个月将会分列于太阳两侧,三个天体近似连成一线。2021 年 9 月中旬至 10 月下旬便是这样一个时期,在火星工作的包含美国、欧洲、印度的全部火星探测器在此期间都将与地面失去联系,中国的天问一号火星环绕器和祝融号火星车也不例外。

早有准备 天问一号的 " 日凌模式 "

为了保证在轨飞行安全,火星环绕器团队于 2021 年 9 月中旬对火星环绕器的工作模式进行了调整。在完成全面状态检查后,通过地面指令将环绕器设置为自主安全稳态管理模式,即 " 日凌模式 ",以应对器地失联情况。在进出日凌期间,地面每天接收火星环绕器状态遥测,一方面判定环绕器在轨状态,一方面判定太阳对器地通信的干扰。

随着火星、地球与太阳相对位置的移动,火星环绕器对地无线通信经历了受到干扰、出现中断、逐渐恢复的过程。2021 年 10 月中旬,器地通信恢复,任务团队开始了火星环绕器状态评估工作。经过仔细分析与确认,火星环绕器状态良好。日前,任务团队通过地面发令形式,正式将器上状态设置为 " 出日凌 "。这标志着火星环绕器顺利完成了一月有余的全自主飞行,圆满通过了日凌考验。

后续火星环绕器将会恢复探测工作,完成轨道调整进入科学探测任务轨道。进入科学任务轨道后,火星环绕器携带的中分辨相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、矿物光谱分析仪、磁强计、离子与中性粒子分析仪、能量粒子分析仪共 7 台载荷将会开机工作,开展火星全球性和综合性的科学探测。

天问一号重大节点回顾:

2020 年 7 月 23 日,天问一号在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空,成功进入预定轨道,迈出中国行星探测的第一步。

2020 年 7 月 28 日,天问一号在飞离地球 120 万千米处回望地球,利用光学导航敏感器对地球、月球成像,获取了地月合影。在这幅黑白合影图像中,地球与月球一大一小,均呈新月状,在茫茫宇宙中相互守望。

2020 年 8 月 2 日,天问一号 3000N 发动机开机工作 20 秒,顺利完成第一次轨道修正,继续飞向火星。

2020 年 9 月 20 日,天问一号 4 台 120N 发动机同时开机工作 20 秒,顺利完成第二次轨道修正,探测器各系统状态良好。

2020 年 10 月 1 日,国家航天局发布中国首次火星探测任务天问一号探测器 " 深空自拍 " 飞行图像。

2020 年 10 月 9 日,天问一号主发动机点火工作 480 余秒,顺利完成深空机动,探测器各系统状态良好。

2020 年 10 月 28 日,天问一号 8 台 25N 发动机同时开机工作,顺利完成第三次轨道修正,地面测控通信各中心和台站跟踪正常。

2021 年 2 月 5 日,天问一号发动机点火工作,完成地火转移段第四次轨道中途修正,国家航天局同步公布了探测器传回的首幅火星图像。

2021 年 2 月 10 日,天问一号进行近火制动,成功被火星捕获,进入环火轨道。

2021 年 2 月 15 日,天问一号环绕器实施捕获轨道远火点平面机动,将近火点轨道高度调整至约 265 千米。

2021 年 2 月 24 日,天问一号环绕器实施第三次近火制动,进入停泊轨道。

2021 年 5 月 15 日,天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。

2021 年 5 月 17 日,天问一号环绕器实施第四次近火制动,进入中继通信轨道。

2021 年 6 月 11 日,天问一号首批科学影像图发布,标志我国首次火星探测任务取得圆满成功。

2021 年 9 月下旬至 10 月中旬,天问一号处于日凌阶段。

(杜洋 谷宇)

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