央广网北京8月2日消息(记者张棉棉)据中央广播电视总台中国之声《新闻晚高峰》报道,8月2日7时,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器3000N发动机工作20秒钟,顺利完成第一次轨道中途修正,继续飞向火星。“天问一号”探测器为什么要进行轨道修正?火星和地球两者最远能达到4亿公里距离,天地时延最大能达到22分钟,这么远的距离,测控方面与探测器之间如何产生“美”?

  2日凌晨,在北京飞行控制中心的指控大厅里灯火通明,几十位来自航天不同系统的专家身着统一的蓝色的工作服神情专注地盯着大屏幕,时不时还小声交谈,喀什、佳木斯及阿根廷等地的深空测控站不断传来各种口令声。

  最前方巨大的显示屏显示,7点整,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器3000牛发动机开机工作20秒钟,调度员发出口令。

  “天问一号”探测器以速度增量14.634米每秒进行了首次中途轨道修正,紧接着,专家们紧张地对数据进行了判读,大约两三分钟后,口令声传来。

  很快,调度员宣布:“各号注意,我是北京,根据北京实时遥测数据监视判断,‘天问一号’火星探测器第一次中途修正控制正常结束,后续工作按正常计划实施……”

  随着现场热烈的掌声响起,专家判读结果显示,截至第一次轨道修正前,“天问一号”探测器已在太空中飞行了9天17个小时,距地球300多万公里,各系统状态良好。国家航天局探月与航天工程中心深空探测总体部部长耿言说:“修正的幅度很小,因为我们的火箭打得很准,偏差非常小,所以修正的量很小。这次不仅仅是修正一下轨道,而且要试验一下我们的轨控发动机,也就是3000牛发动机的性能,之前我们在地面进行了充分验证,但是上天以后,这是它第一次开机,我们要试验一下它实际在轨的性能。”

  那么,为什么要进行中途修正呢?实际上,在地火转移轨道飞行过程中,探测器会受到入轨偏差、控制精度偏差等因素影响。由于探测器长时间处于无动力飞行,微小的位置速度误差会逐渐累积和放大。有航天工程师以“跨越太平洋的高尔夫”来形容任务的难度,因为如果在地火转移轨道的近地点有1m/s的速度误差,到火星附近时距离误差将是10万公里。航天科技集团五院火星探测器系统产品保证经理饶炜说:“我们的目标就是准确到达离火星上空400公里,我们允许的误差是不超过100公里量级。但是我们现在的发射要预报到7个月以后,还要实现100公里的误差,从这个角度来说,难度非常大。”

  执行飞行任务时,科研人员需要根据测控系统测定的探测器实际飞行轨道与设计轨道之间的偏差,完成对应的探测器姿态和轨道控制,确保探测器始终飞行在预定的轨道上。但是,由于去火星本身是一个动态过程,火星也在自转中,所以,中途轨道修正难度“+1”。

  未来,“天问一号”探测器奔火飞行6个多月后抵达火星附近,通过制动被火星引力捕获进入环火轨道,开展着陆火星的科学探测工作。作为我国第一次真正意义上的深空探测,火星距离地球有5500万到4亿公里的距离,天地时延最大能够达到将近22分钟。都说距离产生美,但火星和地球这么远的距离,对火星探测器的测控来说,能实现精准测控,保持住和探测器的美好感觉可能有点难,怎么办?北京航天飞行控制中心总体室深空探测组组长金文马回应:“针对火星探测的大时延,我们中心创新地提出了一个大时延开环控制模式,对整个飞控的任务系统进行了适应性改进,我们也将器地距离预报引入遥控发令环节,对上行指令的发出时刻按照实际的单向传输时延进行修正。另外,面向火星探测,我们对整个测控系统也进行了一个大规模的改造,新增了一些以往月球探测任务没有使用的深空测控模式。通过上述措施,应对火星探测大时延飞控的难点。”