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五大看点!这份中国初次自主火星探测使命“观赏指南”请收好

2020-08-05 19:40:01

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原标题:五大看点!这份中国初次自主火星探测使命“观赏指南”请收好

新华社海南文昌7月23日电 题:五大看点!这份中国初次自主火星探测使命“观赏指南”请收好

新华社记者胡喆、张建松、周旋

世界初次一步实现火星探测“绕、着、巡”,最远间隔达4亿公里如何实现超远间隔深空通讯?火星探测器发射后将履历怎样的历程到达火星?23日,我国初次火星探测使命“天问一号”探测器乐成在中国文昌航天发射场发射升空,记者为您梳理了一份此次火星探测的“观赏指南”。

世界初次:一步实现“绕、着、巡”

火星是离地球较近且情况最相似的星球,一直是人类走出地月体系开展深空探测的首选目标。目前,人类已对火星实行了44次探测使命,其中乐成了24次,火星是目前人类熟悉最深入的行星之一。

通过以往对火星的探测,人们在火星上发明了存在水的证据。火星上是否存在孕育生命的条件以及火星是地球的已往照旧未来?这些问题一直萦绕在科学家心头,成为火星研究的重大科学问题。

我国初次火星探测使命依附火星环绕器和着陆巡视器的超强阵容,可一步实现火星“环绕、着陆、巡视”三个目标,这是其他国度在初次实行火星探测使命时从未实现过的。

相比月球探测,火星探测使命的难度更大。由于火星相对地球间隔较为迢遥,对发射、轨道、控制、通讯和电源等技能领域都提出了很高的要求。

中国航天科技集团八院“天问一号”探测器体系副总师兼环绕器总设计师王献忠先容,研制团队不仅攻克了火星制动捕捉、长期自主管理等要害技能难点,更实现了地火间的超远间隔测控通讯,并将通过环绕探测实现火星全球性、综合性探测,完成火星外貌重点地域高精度、高辨别率精细详查。

临门一脚:制动捕捉“踩刹车”

火星捕捉是火星探测使命中技能风险最高、最为紧张的环节之一,在火星探测器从地球飞向火星的历程中,可以或许被火星引力所捕捉的时机只有一次。利用火箭助推,探测器得到了挣脱地球引力的能量,使用精心设计的转移轨道,探测器可以或许终极顺遂抵达火星四周。

然而,受限于携带的推进剂有限,环绕器在抵达火星后,必须掌握住唯一的时机对火星举行制动捕捉。此次火星探测使命捕捉时探测器间隔火星仅400公里,而此时探测器相对火星的速率高达4到5公里每秒,一不把稳就会撞击火星或飞离,捕捉的乐成与否成为火星探测使命成败的要害。

在这一制动捕捉历程中,火星环绕器面临诸多挑战。由于捕捉时探测器间隔地球1.93亿公里,单向通讯时延到达10.7分钟,地面无法对这一制动历程举行实时监控,只能依赖探测器自主执行捕捉计谋。别的,在制动历程中,环绕器需要在自身出现突发状态时自主完成相应处置惩罚,最大限度包管火星捕捉乐成。

初次火星探测使命新闻发言人、国度航天局探月与航天工程中心副主任刘彤杰先容,捕捉历程中,火星环绕器需要准确地举行点火制动,如果制动点火时间过长,探测器速率降落过多,探测器就会一头撞上火星,如果制动点火时间过短,探测器速率过快,就会飞离火星从而无法进入环绕轨道,这对环绕器的自主导航与控制提出了极高要求。

4亿公里:超远间隔深空通讯

环火飞行阶段,由于地球和火星的运行纪律,探测器间隔地球最远到达4亿公里。为相识决超远间隔通讯问题,火星环绕器装备了测控数传一体化体系,实现了体系重量轻、通讯效率高、通讯链路可靠的目标。

为赔偿空间衰减,火星环绕器设置了大功率行波管放大器以及大口径可驱动的定向天线,大幅度提高探测器到地球通讯能力。

自主管理:探测火星需要会思索的“大脑”

通常情况下,环绕地球运行的卫星都是由地面控制中心根据卫星的实时状态和使命要求举行控制的。但火星环绕器由于探测器到地球的间隔远,通讯延时大,无法完全依赖地面指令对星上出现的突发状态举行实时处置惩罚。

别的,环绕器与地面站通讯有其空间的特殊性,导致通讯中断(“日凌”)的时间最长可达30天,期间需依赖自身完发展期使命管理,并在出“日凌”后实时调解天线指向,迅速重新与地面建立接洽。

据悉,在此次火星探测使命的要害节点,自主管理同样需要发挥巨大作用。在火星探测器举行环绕器与着陆巡视器分散时,环绕器需在短时间内完成3次调姿和2次变轨,对姿态及位置丈量及控制精度要求非常高。正是依赖自主在轨管理体系,火星环绕器才可以或许精准、实时地完成与着陆巡视器的分散。

多样载荷:给火星拍个“中式定妆照”

此次火星环绕器上共搭载7种有用载荷,可对地火转移空间、火星轨道空间、火星外貌及其次表层开展科学探测,获取行星际射电频谱数据、火星外貌图像、火星地质构造和地形地貌、火星表层结构和地下水冰漫衍、火星矿物组成与漫衍、火星空间磁场情况、近火星空间情况和地火转移轨道能量粒子特性及其变化纪律。

其中中辨别率相机可对火星全球开展地形地貌普查,高辨别率相机可对火星重点地域开展局部高辨别率地形地貌详查,将为火星拍下来自中国的“定妆照”。

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