正全速奔向火星的“天問一號”，又傳來一個(gè)好消息。10月9日23時(shí)，天問一號探測器主發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作480余秒，順利完成奔火旅程中的唯一一次深空機(jī)動(dòng)。

對于“天問一號”火星探測任務(wù)，此次變軌意義重大。這意味著，探測器的飛行軌道變?yōu)槟軌驕?zhǔn)確被火星捕獲的與火星精確相交的軌道。探測器將在當(dāng)前軌道飛行約4個(gè)月后與火星交會(huì)，期間將再實(shí)施兩到三次軌道中途修正。

究竟何為深空機(jī)動(dòng)，對于飛向火星的天問一號而言意味著啥?完成深空機(jī)動(dòng)面臨哪些風(fēng)險(xiǎn)?此次深空機(jī)動(dòng)背后的幕后“操盤手”上海航天火星環(huán)繞器團(tuán)隊(duì)向記者透露了背后的秘密。

與此前已經(jīng)實(shí)施的兩次軌道修正(為減小飛行偏差，使探測器沿著預(yù)定軌道飛行而進(jìn)行的軌道控制)不同，深空機(jī)動(dòng)是要改變當(dāng)前火星探測器飛行的軌道，使其進(jìn)入一條新的軌道而進(jìn)行的軌道控制。此次軌道機(jī)動(dòng)在距離地球大約2940萬千米的深空實(shí)施，天問一號的軌道設(shè)計(jì)，綜合考慮了從發(fā)射到火星捕獲的各種約束條件并使推進(jìn)劑消耗盡可能小，采取了轉(zhuǎn)移過程中進(jìn)行一次深空機(jī)動(dòng)的策略。

這次深空機(jī)動(dòng)完成后，可以改變探測器原有的飛行速度和方向，使其能夠沿著變軌后的軌道順利飛行至火星。

此次深空機(jī)動(dòng)前，已實(shí)施兩次軌道中途修正

上海航天技術(shù)研究院相關(guān)專家表示，執(zhí)行深空機(jī)動(dòng)是運(yùn)載入軌彈道和地火轉(zhuǎn)移軌道聯(lián)合優(yōu)化的結(jié)果，能夠提升運(yùn)載的發(fā)射能力、增加探測器的發(fā)射質(zhì)量，使探測器可以攜帶更多的推進(jìn)劑，更好地完成探測任務(wù)。與速度增量較小，發(fā)動(dòng)機(jī)工作較短的常規(guī)中途修正不同，深空機(jī)動(dòng)過程中，探測器由發(fā)射入軌的逃逸轉(zhuǎn)移軌道變軌為精確到達(dá)火星的軌道，速度增量大，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間長，對探測器控制和推進(jìn)系統(tǒng)提出了極高的要求。

值得關(guān)注的是，通過使用深空機(jī)動(dòng)進(jìn)行軌道設(shè)計(jì)和軌道控制，上海航天火星環(huán)繞器團(tuán)隊(duì)不但成功增加了探測器的推進(jìn)劑攜帶量，還實(shí)現(xiàn)了三大目標(biāo)——

一是，深空機(jī)動(dòng)將一個(gè)大的捕獲速度增量分解為兩次相對較小的速度增量，有利于減小發(fā)動(dòng)機(jī)單次工作時(shí)間，保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性。二是，深空機(jī)動(dòng)的實(shí)施有利于3000牛發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定，過程中可對3000牛大發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行推力和比沖標(biāo)定，而精確的發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定參數(shù)可以更好地確?；鹦遣东@的精度。三是，通過深空機(jī)動(dòng)，上海航天火星環(huán)繞器研制團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了對探測器到達(dá)時(shí)間的優(yōu)化，能夠得到更加有利的捕獲點(diǎn)處的光照條件和通信條件，也使捕獲時(shí)探測器經(jīng)歷的火影時(shí)間(探測器進(jìn)入太陽光被火星遮擋的陰影區(qū))和通信盲區(qū)時(shí)間更短。

那么，如此關(guān)鍵的深空機(jī)動(dòng)是如何實(shí)現(xiàn)的呢?

專家表示，執(zhí)行深空機(jī)動(dòng)任務(wù)需要上海航天火星環(huán)繞器團(tuán)隊(duì)根據(jù)預(yù)定到達(dá)火星時(shí)間、軌道參數(shù)與即時(shí)測控定軌參數(shù)制定深空機(jī)動(dòng)變軌策略，完成對應(yīng)的探測器姿態(tài)和軌道控制，確保探測器在深空機(jī)動(dòng)后處于與火星精確相交的軌道上。

為完成地面測控的精密定軌和器上精確自主的軌道控制，此次深空機(jī)動(dòng)中，地面對探測器的定軌任務(wù)由我國深空測控站和天文臺(tái)共同完成，準(zhǔn)確保證了探測器變軌的精密定軌需求。同時(shí)，為了能夠精確自主控制軌道，上海航天抓總研制的火星環(huán)繞器裝備了高精度陀螺、加速度計(jì)以及具備故障識(shí)別與自主處理能力的器上計(jì)算機(jī)，充分保證了軌控的精度和可靠性。

最終的數(shù)據(jù)表明，這次深空機(jī)動(dòng)堪稱完美。

深空機(jī)動(dòng)后，未來還將擇機(jī)實(shí)施兩到三次軌道中途修正

此次深空機(jī)動(dòng)中，探測器距火星約3億公里遠(yuǎn)，但誤差要控制在約200公里，相當(dāng)于北京到上海約1200公里距離中瞄準(zhǔn)一個(gè)直徑約0.8米的目標(biāo)。最終，深空機(jī)動(dòng)控制的實(shí)際精度優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。后續(xù)，團(tuán)隊(duì)將根據(jù)探測器實(shí)際飛行狀態(tài)，迭代優(yōu)化中途修正策略，利用中途修正持續(xù)對到達(dá)火星的軌道再進(jìn)行精確修正，保證探測器能夠按計(jì)劃準(zhǔn)確進(jìn)入火星捕獲走廊，被火星引力捕獲進(jìn)入環(huán)火軌道，開展著陸火星的準(zhǔn)備和后續(xù)科學(xué)探測等任務(wù)。