【環(huán)球時報-環(huán)球網(wǎng)報道 記者 樊巍】2023年2月10日，遠(yuǎn)在火星執(zhí)行全球遙感科學(xué)探測任務(wù)的“天問一號”火星環(huán)繞器，已經(jīng)在火星“上崗”滿兩年。兩年來，環(huán)繞器“履職盡責(zé)”，獲取一手探測數(shù)據(jù)，取得豐碩科研成果。目前，火星已迎來了春分，火星環(huán)繞器在“環(huán)繞火星”的崗位上履職，持續(xù)開展對火星多維度探測任務(wù)。

2021年2月10日19時52分，“天問一號”環(huán)繞器按照預(yù)設(shè)程序開始實施火星制動捕獲，3000N主發(fā)動機點火15分鐘，20時07分左右探測器成功進(jìn)入環(huán)繞火星軌道，成為中國第一顆人造火星衛(wèi)星，實現(xiàn)“繞、著、巡”第一步“繞”的目標(biāo)，國家航天局宣布環(huán)繞火星成功。火星環(huán)繞器由中國航天科技集團(tuán)有限公司八院抓總研制，攻克并掌握了以導(dǎo)航制導(dǎo)與控制（GNC）、測控、自主管理、環(huán)境適應(yīng)為代表的行星環(huán)繞探測能力。

(資料圖)

抓準(zhǔn)唯一機會，精確制動捕獲

火星捕獲是火星探測任務(wù)中技術(shù)風(fēng)險最高、最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。在火星探測器從地球飛向火星的過程中，能夠被火星引力所捕獲形成環(huán)繞軌道的機會只有一次。實施火星捕獲時，“天問一號”火星探測器距離火星表面最近僅400km，稍有偏差就會撞擊火星或飛離。由于制動捕獲時探測器距離地球1.92億公里，單向通信時延達(dá)到了10.7分鐘，地面無法對整個過程進(jìn)行實時監(jiān)控，只能依靠環(huán)繞器自主執(zhí)行捕獲策略。因此，捕獲的成敗就成為了火星探測任務(wù)成敗的關(guān)鍵。

為了確保本次制動捕獲成功，八院火星環(huán)繞器研制團(tuán)隊設(shè)計了器務(wù)自主管理器雙大腦、姿軌控計算機三核心、測控通信多通道切換策略、發(fā)動機雙關(guān)機策略、3000N和120N發(fā)動機兩重保險等多項技術(shù)，極大地提升了系統(tǒng)的可靠性，確保探測器處于“捕獲走廊”直至進(jìn)入環(huán)火軌道，成功制動捕獲。

“太空多面手”，圓滿完成探測任務(wù)

火星環(huán)繞器分飾了飛行器、通信器和探測器三大角色，是名副其實的“太空多面手”。

自2020年7月23日發(fā)射開始，火星環(huán)繞器扮演了飛行器的角色，背負(fù)著陸巡視器，經(jīng)過深空機動、四次軌道修正，走過約4.5億公里的路徑，一路上202天的過關(guān)斬將，順利抵達(dá)火星。

2021年2月10日，火星環(huán)繞器到達(dá)火星，正式履職“環(huán)繞火星”崗位。按照天問一號任務(wù)要求，火星環(huán)繞器在火星主要扮演通信器、探測器兩大角色。

2021年5月15日，火星環(huán)繞器將著陸巡視器準(zhǔn)確送入落火軌道、著陸巡視器成功著陸火星，實現(xiàn)了我國首次地外行星著陸。2021年5月22日，在火星環(huán)繞器的中繼支持下，“祝融號”火星車成功駛離著陸平臺，中國人的足跡首次踏足那顆紅色星球；中國成為世界上第二個實現(xiàn)火星巡視的國家。火星車踏足火星后，火星環(huán)繞器為“祝融號”提供了近半年的中繼通信后，圓滿完成通信器的角色任務(wù)。

2021年11月火星環(huán)繞器實施軌道控制，進(jìn)入遙感使命軌道，正式轉(zhuǎn)入探測器的角色。通過攜帶的7臺有效載荷，環(huán)繞器對火星開展了全球遙感科學(xué)探測。2022年6月29日，國家航天局宣布：火星環(huán)繞器獲取了覆蓋火星全球的中分辨率影像數(shù)據(jù)，各科學(xué)載荷均實現(xiàn)了火星全球探測，完成既定科學(xué)探測任務(wù)。2022年12月29日，火星環(huán)繞器成功環(huán)火687天，完成了一個火星年的環(huán)火飛行與探測，環(huán)繞器圓滿完成探測器的角色任務(wù)。

全面“履職”，創(chuàng)多項國內(nèi)外首次

“天問一號”國際首次通過一次任務(wù)實現(xiàn)“繞、著、巡”三大任務(wù)目標(biāo)。火星環(huán)繞器圓滿完成各項工作，獲取了大量我國一手的科學(xué)數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)，為我國行星探測工程積累了寶貴的經(jīng)驗。

火星環(huán)繞器配置了高分辨率相機、中分辨率相機、次表層探測雷達(dá)等7臺科學(xué)有效載荷，用于實施科學(xué)探測。在實施火星捕獲前，火星環(huán)繞器使用高分辨率相機拍攝了我國首幅火星影像。在著陸火星前，火星環(huán)繞器在為期約3個月的停泊飛行中，使用高分辨率相機、中分辨率相機、礦物光譜分析儀，獲取了包含預(yù)選著陸區(qū)優(yōu)于1m分辨率全色影像圖、寬域彩色中分辨率影像圖、多光譜信息。著陸火星后，火星環(huán)繞器對真實落區(qū)、火星車巡視區(qū)域進(jìn)行了成像探測，獲取高分辨率影像。

進(jìn)入遙感使命軌道后，火星環(huán)繞器完成了火星全球遙感探測任務(wù)，獲取了覆蓋火星全球的中分辨率影像數(shù)據(jù)。利用這些影像數(shù)據(jù)，我國的科研人員目前正在繪制國際先進(jìn)的高分辨率火星彩色全球影像圖。在環(huán)火擴展任務(wù)期間，火星環(huán)繞器實施了火衛(wèi)一成像探測，獲取了中國首幅“火衛(wèi)一”圖像。

除科學(xué)載荷獲取的探測數(shù)據(jù)外，基于火星環(huán)繞器平臺的工程數(shù)據(jù)同樣取得了豐碩的成果。

2021年9月下旬至10月中旬，太陽位于火星與地球之間，火星環(huán)繞器經(jīng)歷了“日凌”期考驗，環(huán)繞器與地球之間的無線電通信受到太陽的干擾而失去聯(lián)系。利用這次機會，在國家航天局支持下，中外科學(xué)家聯(lián)合，利用火星日凌期間的通信信號工程數(shù)據(jù)，獲得了太陽臨日空間日冕等離子體拋射速度、冕流波等細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)、初生高速太陽風(fēng)流等研究成果。

為了實現(xiàn)火星探測器在太空中狀態(tài)的安全監(jiān)測，火星環(huán)繞器配置了工程測量分系統(tǒng)，包含固連遙測探頭、近距離遙測探頭等。利用這些工程監(jiān)測探頭，火星環(huán)繞器完成了奔火過程中探測器全貌、火星捕獲過程、著陸火星階段著陸巡視器分離、環(huán)火飛行環(huán)繞器全貌等關(guān)鍵過程及狀態(tài)可視化監(jiān)測。

探測器深空自拍

火星捕獲

著陸巡視器分離

環(huán)繞器火星履職自拍

宇宙浩淼無限，中國人追天的腳步從未停歇。在圓滿完成“天問一號”首次火星探測任務(wù)后，中國行星探測工程后續(xù)任務(wù)也在緊鑼密鼓地開展。《2021中國的航天》白皮書指出，未來中國將實施小行星探測、火星采樣返回、木星系探測等任務(wù)。中國航天人將繼續(xù)探索，助力我國行星探測事業(yè)發(fā)展、為航天強國建設(shè)。