来源：空调大视野

        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10º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。

        首次火星探测任务由地火转移阶段进入火星捕获阶段后，天问一号环绕器携带的中分辨率相机、高分辨率相机、磁强计、矿物光谱分析仪、离子与中性粒子和能量粒子探测仪等载荷将陆续开始工作，对火星开展多维度探测。

        自2020年7月23日成功发射以来，天问一号探测器已累计飞行202天，完成1次深空机动和4次中途修正，抵达火星时飞行里程约4.75亿千米，距离地球约1.92亿千米，器地通信单向时延约10.7分钟，各系统状态良好。后续天问一号还将经过多次轨道调整，进入火星停泊轨道，开展预选着陆区探测，计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆，开展巡视探测。

        探测器在经过长途飞行后，如何成功被火星的引力场捕获，是这次探火任务的关键难点之一。“不被捕获，探测器就飞过去了，所以这个捕获很关键。”航天科技集团科技委主任包为民院士说。

        探测器在地火转移轨道飞行期间，需要经过4次中途修正和一次深空机动，在临近火星时“刹车”减速。

        由于探测器在地火转移轨道上的长时间无动力飞行，微小位置速度误差会逐渐累计和放大，所以必须在合适的时机进行中途轨道修正，以保证探测器最终能够准确进入制动捕获的轨道窗口，这需要GNC（制导、导航与控制）分系统完成精确的飞行轨道计算和中途修正控制。

        “天问一号”火星探测任务需要选择合适的制动捕获策略，因为飞往火星的制动捕获机会只有一次，唯有准确、可靠地完成既定控制指令的执行，才能使探测器形成环绕火星飞行的状态。

        假如捕获失败，探测器将与火星擦肩而过。

 成功捕获后，距离降落还有多久？

1.“刹车”进入火星停泊轨道

        顺利被火星引力场捕获后的探测器，需要通过“刹车”降轨，进入火星停泊轨道。

        首先探测器会进行近火点制动，进入周期约10个地球日的火星捕获轨道。这是一条环绕火星的大椭圆轨道，在这条轨道上，探测器距离地球约1.92亿公里，和地球的数据传输单程时延10分钟左右。

        之后，探测器降轨进入轨道周期约2个火星日的火星停泊轨道，开展对着陆区的预先探测。

        “天问一号”火星探测任务的首选着陆点位于火星乌托邦平原南端。探测器预计在火星停泊轨道上飞行近3个月，一次次从乌托邦平原上空掠过，观察着陆点并对着陆区进行预先探测，等待进入火星窗口来临的那一刻，择机释放着陆巡视器。

2.环绕器和着陆巡视器分离

        “天问一号”探测器由环绕器和着陆巡视器上下串联组成。环绕器和着陆巡视器的分离过程并不简单。

        探测器将在飞抵近火点前约5小时的时候实施降轨，一步步靠近火星；降轨后约2小时，着陆巡视器与环绕器分离。

        也就是说，为了准确地将着陆巡视器“抛”至着陆区，探测器需要进入撞击火星的飞行状态，在精确的时刻完成两器分离。届时探测器距离地球约3亿公里，和地球数据传输单程时延近20分钟。

        然后，两器都将依靠GNC分系统，上演一系列太空芭蕾般的动作。

        环绕器需要迅速升轨，返回到火星停泊轨道，以避免撞向火星；着陆巡视器则采用“弹道－升力式”进入火星大气层，再经过减速，软着陆火星。

        这一路闯关奔火，飞行动作环环相扣，这对于探测器自主能力的考验是空前的。

3.险象环生的EDL过程

        重约1.3吨的着陆巡视器从进入火星大气层到降落到火星表面，整个过程大约只有9分钟。虽然时间短暂，却是整个飞行任务中的一道压轴难题。

        着陆巡视器在奔火途中一直处于高速飞行状态，所以软着陆火星的进入、下降、着陆过程（又称“EDL”），需要经历气动减速、伞系减速、动力减速、着陆缓冲4个阶段，逐步减速。

        在大约9分钟的时间里，着陆巡视器要执行升力控制、弹伞开伞、抛大底、抛背罩、悬停、避障和着陆缓冲等一系列动作，时间短、动作多，地球上的飞控人员无法实时干预，航天器只能通过预先注入的指令自主进行导航、制导与控制。

        预计着陆后的第8个火星日，中国首辆火星车将缓缓驶下着陆平台，在乌托邦平原上轧下第一道印记。

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