“零距离！揭开天问一号火星环绕器神秘面纱”

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距离为零

揭开火星绕行器的神秘面纱

天问1号刹车捕捉效果图。 中国航天科技集团八院供图

随着天问一号被火星重力捕获，其环绕器结构也揭开了神秘的面纱。 天问1号探测器由环绕机和着陆巡视机组成。 其中，“太空多面手”环绕“一器分饰多边”具备飞机、通信机、探测器3大功能。

中国第一个火星探测任务探测器系统副总指挥兼绕射器总指挥张玉花表示，在这7个月的飞行中，天问1号绕射器首先作为飞行器，将着陆巡视器发送到火星着陆轨道。 着陆巡视机成功释放后，环绕机作为通信机，为着陆巡视机建立与地球的中继通信链路。 通信工作结束后，环绕机将作为探测器对火星进行科学探测。

“减肥瘦身”

据中国航天科学技术集团八院天问一号环绕器结构团队杜冬博士介绍，为了克服地球的强引力，前往火星，天问一号探测器的总重量不得超过5000公斤，但要到达遥远的火星，至少要携带2500公斤的推进剂，着陆巡视机

“循环器的1200公斤包含结构和其他各种设备的重量，还兼有安装能够展开2.5米的驱动天线、太阳能电池阵列、高分辨率照相机等多种大容量设备的要求。 ”。 杜冬表示，在重量有限的情况下实现高效装载和设备安装，已成为绕流器结构队面前的“拦路虎”。

周器结构主任设计师王建炜表示，对于航天器来说，质心越低、重量越轻，发射价格越小，因此结构布置设计的目标是尽量降低质心，优化重量，兼顾设备安装的诉求。 围绕这个核心，结构团队先后展开了多种结构安排论。

“探测器有1克重，比1克黄金要贵得多。 ”。 杜冬表示，为了继续“减重”，环绕器结构团队还着眼于重量最大的结构核心部件——中心受力筒，创新使用“全复合材料主受力结构”，在材料上下功夫，使环绕器能够在严格的限制条件下有效装载。

“火眼金眼”

在天问一号探测器接近火星的过程中，怎么自己找到火星？

中国航天科技集团八院光学导航专家郑循环江告诉记者，配置在天问一号探测器上的光学导航传感器，可以利用拍摄到的恒星和火星图像，精确计算自身的飞行姿态、位置和速度，实现对火星的自主导航。

“光导航传感器就像天问火星探测器自动运转中的“眼睛”。 ”郑循江说。 据他介绍，在接近火星的过程中，探测器用这个“眼睛”实时观测火星的距离和方向，使飞行控制队能够更直观地确认飞行轨道和姿态，计算出图像中火星的几何中心和视半径，天问1号也通过最佳估计算法，实现了实时位置和

郑循环江说，7年来，在2500多人每天的攻势中，研发团队不是在做实验，而是在做实验的路上。 有广泛的试验数据加持，团队完成了设计方案的多次优化，最终完成了最坏条件下所有功能和性能的验证。

“这是中国首次在星际移动飞行过程中应用光学自主导航技术。 ”。 郑循环江说，国内没有以前的工程经验，研发团队做了一些探索，设计了大小百余个实验项目，最终使中国成为世界上第二个掌握火星光学自主导航技术并在轨道上得到验证的国家。

“最强的大脑”

综合电子分系统被称为天问1号环绕器的“最强大脑”，负责环绕器所有新闻的管理。

张玉花说，在天问一号绕地器探测火星的过程中，仪器上的各科学仪器产生了大量的科学数据，这些数据必须送回地面供科学家们研究。 另外，还将环绕器上的光学导航传感器和红外导航传感器的数据送回地面进一步分解，综合电子分系统需要解决、保存这些原始数据，并在适当的时间返回地球。

她说，一般来说，环绕地球的卫星由地面控制中心根据卫星的实时状态和任务要求进行控制。 但是，与地球卫星不同，火星环绕器由于器地距离远，通信时间延迟长，大多无法依赖地面指令实时解决探测器。

此外，深度空探测器与地面站的通信有独特的“日凌”现象。 也就是说，当探测器、地球和太阳的位置在同一条直线上时，太阳的辐射会干扰火之间的射频信号的传输，从而中断通信。 因此，在“日凌”期间，循环器“必须自己照顾自己”。

张玉花表示，对比上述情况，循环器综合电子分系统的研发团队进行了一系列技术攻关，设计了深空勘探长期无上行指令的自主管理机构、全器停电恢复功能等，绕弯器根据需要“照顾好自己”，

她告诉记者，从连环火灾开始，天问一号正式成为火星卫星。 之后，天问一号进行了轨道调整和两次近火制动，那时天问一号离火星最近的距离只有265公里。 此后，天问1号探测器将绕圈完成拍照任务，展开预着陆区探测，计划2021年5月至6月间实施火星着陆。

“高清晰度摄影师”

2月12日，国家航天局发布了天问1号到达火星轨道过程的视频。 实施此次拍摄任务的工程测量分系统是火星广阔背后的“摄影师”，由中国航天科技集团八院509所设计开发。

张玉花表示，为了对天问1号在轨工作状态进行可视化监控，火星绕线器工程测量小组设计了由“质量小、头小、能耗小”的多个“小头”组成的工程测量分系统，包括固连遥测探测器、近距离遥测探测器、国旗，

在火星之旅中，固连遥测探测器监测了天问1号的状态，完成了太阳翼展开过程、定向天线展开监测，展开了定向天线，拍摄了地球。

张玉花表示，中国首次自主火星探测工程立项以来，如何进行天问一号的轨道飞行可视化监测已成为研发团队面临的重要任务之一。 火星绕射器工程测量小组结合整个飞行过程，设计了太阳翼展开、定向天线展开、地月摄影、太空自拍、火星摄影、仪器分离过程等监测任务。

她告诉记者，在下一次飞行中，火星绕射器工程测量分系统将继续开展任务，持续监测太阳翼、定向天线的运行情况，实施仪器分离过程的可视化监测，继续保护和护航天问一号的探测之旅。

(记者邱晨辉)