时机只有一次！天问一号这样被火星捕捉

2月10日，天问一号火星探测器顺利实施近火制动，完成火星捕捉，正式踏入环火轨道。今朝，探测器各系统状态精采，近火制动后入轨精度很高，为后续环火航行的顺利开展赢得了“开门红”。

制动捕捉，简朴来说就是通过动员机推力减速节制，来低落探测器的速度，使其可以或许被方针星体的引力所捕捉，这一行动也被形象地称为“踩刹车”。

停止今朝，天问一号已经在轨航行200余天，航行里程已经打破了4.7亿公里。如安在间隔地球如此之远的茫茫太空打好“漂移”、踩好“刹车”？这个中，大有学问。

太空“刹车”，只有一次时机

在2月5日第四次半途批改后，天问一号保持着平稳的航行轨迹抵达火星四周。从地火转移轨道进入到环火轨道，需要通过近火制动来实现火星捕捉，完成日心轨道和火心轨道的顺利跟尾。

对付天问一号来说，近火制动只有一次时机。它必需精准地踩下“刹车”，一步到位迈入预定环火轨道。

“对付轨道设计来说，近火制动这脚‘刹车’力道巨细是极为讲求的，踩得太轻，就会飞离火星，踩得太重，则会对后头的航行时序发生庞大影响。”天问一号火星探测器抓总研制单元航天科技团体五院轨道主管设计师高珊用活跃的比喻来描写近火制动。

另一个庞大挑战是通信延时。由于探测器间隔地球过分遥远，即将踏入环火轨道的天问一号与地球的通信延迟高出了10分钟，这意味着无法对火星捕捉环境举办及时监控，快速应对。

面临这样一段“视觉盲区”，轨道设计团队协同节制系统举办了近千种妨碍工况的阐明，确定了要害参数及阈值，编写了近两百份妨碍预案，担保火星探测器在地面无法及时节制的环境下，对大概产生的环境举办得当的判定和回响。

完成难题任务，只能“靠本身”

火星引力捕捉窗口有限，要求探测器完全靠本身，在10分钟内将速度从28km/s低落至约1km/s。

这并不是一件容易的事。据相识，天问一号设置了1台3000N的轨道节制动员机，举办引力捕捉时的制动减速节制。

“在失去地面及时测控的情况下，我们惟有通过方案设计，充实思量动员机推力存在毛病、探测器质心不绝变革等环境，全自主执行准确轨道节制；再通过多因素组合的测试和仿真阐明，让节制方案越发结实靠得住。”航天科技团体八院火星探测器环抱器副总设计师朱庆华说道。

团队对海外的失败和乐成案例举办了深入分解。“我们对火星探测全进程重复推演，可以说已经将我们能想到的所有大概环境都思量了进去，并通过各类大概事件的组合来测试我们的方案和产物。”八院GNC系统（编者注: 制导、导航与节制系统）主任设计师聂钦博说道。

据相识，在一次半物理仿真试验中，探测器的捕捉制动精度与指标要求有了明明毛病，这使得研制团队高度告急。团队随即对捕捉制动这一进程再次举办深入阐明，终于发明，制动前的一个环节时间过长，对捕捉节制的速度增量发生了约0.3%的影响。于是团队迅速对这一进程举办准确量化阐明，通过方案优化和进一步仿真验证，捕捉制动精度有了显著晋升。

另外，包袱着批示节制任务的GNC单位则回收了三模冗余方案。在团队多轮设计、仿真及验证事情下，三台计较机可确保“法式一致”并实现“民主表决”，即运算时刻和初始数据始终保持一致，进而通过少数听从大都的原则，确保计较功效精确无误。

为了确保我国首次自主火星探测任务最要害的这次“刹车”的靠得住完成，环抱器团队在四年的研制进程中，不绝举办着动员机推力偏向和巨细、动员机推力滋扰力矩、太阳电池阵挠性振动、推进剂液体燃料晃动等各参数的正常范畴、极限拉偏测试，阐明测试和试验中GNC系统的表示，对异常现象迅速定位并对方案举办优化完善。