科學大爆炸天問一號打卡1億公里——

“探火”還要邁幾道坎

8月28日,，我國首次火星探測任務天問一號探測器累計飛行1億公里,。從7月23日成功發(fā)射算起,，天問一號已在軌飛行約36天。

相比環(huán)繞地球飛行,、降落月球表面,，飛向火星并非易事。這將是一次漫長的太陽系之旅，按照專家的估算,，到達火星時,，天問一號距離地球約1.95億公里，實際飛行路程約4.7億公里,，整個過程中還要歷經(jīng)軌道修正,、制動捕獲等難關,。

現(xiàn)在的天問一號,，已經(jīng)成為一顆人造行星,，在地火轉(zhuǎn)移軌道上,，與地球,、火星共同繞太陽公轉(zhuǎn),，并逐漸遠離地球,，飛向火星,。之前的1億公里,，天問一號都經(jīng)歷了什么，而未來的3億多公里,，它還要邁哪幾道坎,？

最后來一張地月合影

中國航天人追尋火星的腳步，在火箭飛行的過程中就已經(jīng)開始了,。7月23日12時41分,，天問一號帶著十幾種不同功能的科學載荷,，在萬眾期待中,，踏上了奔向火星的漫漫征途。

“定向天線展開,！”這是一個非常關鍵的控制,，在4億公里的距離上，地面和探測器間傳送的無線電信號,，將變得非常微弱,，而展開這個近6平方米的“大鍋”非常重要，它能大幅提升傳輸信號強度,。到了火星軌道，與地面遠距離通信就全靠它了,。天線展開后,，意味著中國探火之旅從此有了“生命線”。

出門遠行的第四天,，天問一號飛行過程一切正常,，但身邊沒有了熟悉的地球大氣，它只身旅行在黑色的宇宙海洋,，而地球和月球變得越來越小,。

天問一號拿出隨身攜帶的光學導航相機,，為地球和月亮拍了一張合照。在這幅黑白合影圖像中,，地球與月球一大一小,，均呈新月狀，在茫茫宇宙中相互陪伴,，仿佛正向人們微笑示意,。

中國航天科技集團八院研制專家告訴記者，探測器在太空中,，就像輪船航行在茫茫大海上,，不同的是飛離地球后沒有衛(wèi)星導航系統(tǒng)指引。與傳統(tǒng)的無線電導航不同,，光學自主導航可以通過圖像目標識別和特征提取,，完成位置、速度等導航信息的獲取,。

“光學導航敏感器就好比探測器的‘眼睛’,。”八院控制所光學導航專家打了個比方,，“有了這雙明亮的‘眼睛’,，探測器也就有了自主能力，可以自己看著飛向目的地”,。

在天問一號飛近火星的過程中,，中國航天人將裝有長焦鏡頭的導航敏感器當作一只“千里眼”，最遠可以在1000萬公里的距離識別火星,，還能自主適應火星從點目標到面目標,、從弱目標到強目標的火星圖像提取，即使沒有外部導航信息,，也能夠在深空飛行中自主找到前進的道路,。

成為一顆人造行星

按照國際電信聯(lián)盟的定義，深空邊界為距離地球200萬公里遠的空間,，7月29日,，也就是天問一號入軌后6天，它成功突破這一邊界,，正式成為太陽系中一顆遨游深空的人造行星,。

截至8月25日23時，天問一號遠離地球的距離突破1000萬公里,，累計行程達9329萬公里,。北京航天飛行控制中心首次火星探測任務型號總師崔曉峰表示，是邊界就意味著一定程度上的挑戰(zhàn)極限,，深空邊界也一樣,，代表著超遠距離,、超大時延的環(huán)境變化，這無疑是地面飛控人必須攻克的難關,。

雖說條條大路通羅馬,，但漫漫太空旅行要順利完成，一定要有科學嚴謹?shù)膽B(tài)度,。目前,，天問一號處于無動力飛行狀態(tài)，在飛行過程中,，受到入軌偏差,、控制精度偏差等因素影響，微小的偏差會逐漸積累放大,，因此,，及時修正調(diào)節(jié)十分必要。

8月2日,，天問一號探測器3000牛頓發(fā)動機工作20秒鐘,，完成第一次軌道中途修正。

我國首次火星探測任務探測器系統(tǒng)環(huán)繞器技術副總負責人朱慶華說,，很多汽車都具有車道保持功能,，如果車偏離了自己的車道，就會自動修正方向,，讓車回到原本的車道上來,。火星探測器的軌道修正與之類似,，但不同的是,，火星探測器要修正的不僅僅是飛行方向，還有飛行速度等多個變量,。

他告訴記者,，天問一號發(fā)動機開機時間確定為20秒鐘，軌道專家最終拿出了既能滿足發(fā)動機標定又實現(xiàn)地火轉(zhuǎn)移能量最優(yōu)的控制策略,。

據(jù)崔曉峰介紹,，未知的太空意味著風險和挑戰(zhàn)，牽好地面和航天器的“通信線”至關重要,。在照顧好天問一號的同時,，飛控人還必須合理利用深空測控資源，實施了嫦娥四號著陸器,、巡視器和中繼星的休眠喚醒，兼顧好在月球上的“老壽星”嫦娥三號著陸器,，讓中國的“玉兔”能夠在月球背面繼續(xù)巡視探測,。

未來的過五關斬六將

據(jù)中國首次火星探測任務探測器系統(tǒng)副總指揮兼環(huán)繞器總指揮張玉花介紹,，在未來幾個月的飛行過程中，天問一號還將經(jīng)過3-4次中途修正和1次深空機動修正,，環(huán)繞器逐漸飛近火星,，進入火星捕獲段。

這其中,，火星捕獲是火星探測任務中技術風險最高的環(huán)節(jié)之一,，由于火星捕獲窗口的唯一性，捕獲的成敗決定了火星探測任務的成敗,。這一點火制動過程,，通常被稱為“踩剎車”。

張玉花說,，“剎車”踩早了,，探測器速度降得過低，探測器會墜入大氣層撞擊火星,；踩晚了,，探測器就不能被火星引力捕獲，從而飛離火星,。

成功捕獲進入環(huán)火軌道后,，火星探測器會進行一系列軌道調(diào)整，進入停泊軌道,，將近火點調(diào)整到著陸點上空附近,，并在每次經(jīng)過近火點時，對巡視器著陸區(qū)域進行詳查,，為著陸巡視器的下一步著陸做好準備,。

張玉花說，探測器進入火星捕獲軌道后,，經(jīng)過3-4次軌道調(diào)整,，將進入周期約兩個火星日的停泊軌道?；鹦翘綔y器會在停泊軌道運行約75天,，開展12次預著陸區(qū)成像探測，并將成像數(shù)據(jù)回傳至地面,，完成著陸巡視器預選落區(qū)的預探測,。

她告訴記者，在完成3個月的火星中繼任務后,，天問一號火星環(huán)繞器將在近火點進行制動降軌,，進入科學探測軌道，并在該軌道上繼續(xù)運行1個火星年，執(zhí)行火星全球遙感探測任務,。

不過這一切都要等到幾個月之后才能實現(xiàn),。

北京飛控中心一位年輕的科技工作者說，第一個月,，對天問一號和地面的航天人來說,，都是新鮮且緊張的，天問一號猶如新生兒,，每一天都處于新的位置,，面對著新的環(huán)境。而航天人們則如新晉父母,，要守護它,，去應對每一個可能的挑戰(zhàn)。盡管很難,，但這一切都將充滿意義——濃縮在十幾個月里,，見證中國的問天之路。