“探火”,究竟有多难?
世界首次
一步实现“绕、着、巡”
我国首次火星探测任务凭借火星环绕器和着陆巡视器的超强阵容,可一步实现火星“环绕、着陆、巡视”三个目标,这是其他国家在首次实施火星探测任务时从未实现过的,对发射、轨道、控制、通信和电源等技术领域都提出了很高的要求。研制团队不仅攻克了火星制动捕获、长期自主管理等关键技术难点,更实现了地火间的超远距离测控通信,并将通过环绕探测实现火星全球性、综合性探测,完成火星表面重点地区高精度、高分辨率精细详查。
恐怖7分钟
制动捕获“踩刹车”
整个火星探测任务中,最难的便是着陆这一关。火星探测器需要完全自主导航控制完成着陆之旅。
着陆器在“奔火”的途中一直处于高速飞行状态,因此在再入、下降与着陆过程中,要在7分钟内将探测器的时速从2万千米降低到零。这个过程,被称为“恐怖7分钟”。由于着陆过程时间太短,远不够完成一次地火通信。这就意味着全程超过1000个动作的降落过程必须依靠火星探测器自主完成,对软件和硬件的要求极高。
自主管理
会思考的“大脑”
火星环绕器由于探测器到地球的距离远,通信延时大,无法完全依靠地面指令对星上出现的突发状况进行实时处理。此外,环绕器与地面站通信中断(“日凌”)的时间最长可达30天,期间需依靠自身完成长期任务管理。
在此次火星探测任务的关键节点,自主管理需要发挥巨大作用。在火星探测器进行环绕器与着陆巡视器分离时,环绕器需在短时间内完成3次调姿和2次变轨,对姿态及位置测量及控制精度要求非常高。
4亿公里
超远距离深空通信
环火飞行阶段,由于地球和火星的运行规律,探测器距离地球最远达到4亿公里。
为了解决超远距离通信问题,火星环绕器装备了测控数传一体化系统,实现了系统重量轻、通信效率高、通信链路可靠的目标。
为补偿空间衰减,火星环绕器配置了大功率行波管放大器以及大口径可驱动的定向天线,大幅度提高探测器到地球通信能力。
(据新华社)