天問一號探測器“奔火”為何需要中途修正？專家解讀來了

中國首次火星探測任務“天問一號”火星車模擬圖。　李貴良 攝

中新網北京8月2日電 (郭超凱)8月2日7時0分，在北京航天飛行控制中心和中國航天科技集團科研人員的控制下，天問一號火星探測器成功實施了地火轉移軌道首次中途修正。

截至第一次軌道修正前，天問一號探測器已在太空中飛行約230個小時，距離地球約300萬公里，各系統狀態良好。

為什麽要進行中途修正呢？首次火星探測任務探測器系統環繞器技術副總負責人朱慶華介紹道：“現在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。而在茫茫太空中，探測器也沒有道路標線作為參照物，因此難度很大。”

在地火轉移軌道飛行過程中，探測器會受到入軌偏差、控制精度偏差等因素影響。由於探測器長時間處於無動力飛行，微小的位置速度誤差會逐漸累積和放大，如果不進行修正，將使探測器錯過火星，導致“差之毫厘，謬以千里”的嚴重後果。因此執行飛行任務時，需要制定地火轉移軌跡中途修正控制策略，包括每次修正的時機、每次修正速度增量大小及速度增量方向。實際任務中，科研人員需要根據中途修正策略完成對應的探測器姿態和軌道控制，確保探測器始終飛行在預定的軌道上。

中途軌道修正的關鍵在於修正時機的選擇以及每次修正的實施精度。科研人員綜合考慮當前實際軌跡偏差、導航偏差及推力偏差確定修正時機，同時採用在軌標定技術確保每次中途修正的控制精度。

在火星探測任務中，近火製動非常關鍵，關係著探測器能否順利被火星捕獲，因此在長達6個多月的地火轉移階段，需要適時對天問一號實施軌道中途修正和深空機動控制，為此，北京航天飛行控制中心將幾次中途修正和深空機動控制聯合起來進行規劃設計，確保探測器精準到達製動點。北京航天飛行控制中心首次火星探測任務型號團隊主任設計師金文馬表示，為了確保天問一號完成第一次中途修正軌道控制，該中心編制了200多條正常飛控指令計劃，制定了20余項故障預案，其中包含需現場決策處置的緊急重大故障預案，力爭做到未雨綢繆、有備無患。

此前，長征五號運載火箭精準地將火星探測器送入了預定軌道，使得這次軌道控制的主要目標不再是入軌精度修正，而是要完成軌道控制3000N主發動機的第一次工作和在軌標定，此後還將根據探測器實際飛行狀態，利用中途修正對發動機的推力和方向等持續標定，迭代優化中途修正策略，最終保證探測器能夠準確地進入火星捕獲走廊。(完)