2021年2月10日19时52分，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，顺利进入大椭圆环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星，成功实现“绕、着、巡”第一步“绕”的目标。

△“天问一号”飞行阶段示意图（图源：国家航天局）

自2020年7月23日成功发射以来，“天问一号”已累计飞行202天，飞行里程约4.75亿千米，距离地球约1.92亿千米。实现环绕火星后，“天问一号”计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆，开展巡视探测。

△“天问一号”飞行图像（图源：国家航天局）

【点·道】邀请国际宇航联合会空间运输委员会副主席、中国航天科工集团二院研究员杨宇光，解读“天问一号”“落火”前的准备工作、后续“落火”过程中的难点看点。

△国际宇航联合会空间运输委员会副主席、中国航天科工集团二院研究员杨宇光

01“天问一号”“绕火”的“近火制动”，和“嫦娥”的“近月制动”一样吗？

杨宇光：相同点：“都只有一次成功的机会”。航天器接近类似月球和火星这样的天体，受引力影响，速度不断加快，如果不适时进行制动，航天器会摆脱天体引力束缚，无法完成“捕获”。

不同点：

——首先，火星比月球更大，引力更大，因此，近火制动需要的力量更大，消耗的推进剂更多。

——其次，近火制动对航天器自主性要求更高。地月平均距离38万公里，通信延迟约一秒，而当前地火距离近2亿公里，通信延迟约10分钟。因此，“天问一号”的制动指令是提前上注、自主执行的。这在中国航天史上是第一次。

△“天问一号”效果图（（图源：航天科技集团八院）

02 从“捕获”到“落火”之间的几个月时间，“天问一号”做些什么？

杨宇光：首先要实施进一步的变轨。让“天问一号”从当前的低倾角大椭圆轨道，变为倾角接近于90度的“极地轨道”，让“天问一号”环绕火星飞行的每一圈都经过南北两极，实现对火星各区域的探测覆盖。

其次要实施着陆准备，包括对预设着陆点——乌托邦平原区域使用轨道器携带的相机进行探察，为着陆器和巡视器的组合体进入火星大气做准备。

在确定“落火”时机之后，“天问一号”需要先下降高度，在着陆器和巡视器的结合体脱离之后，轨道器将抬升高度，转入中继轨道，为巡视器与地球之间搭建信息中继传输通道。

△“天问一号”效果图（（图源：航天科技集团八院）

03 为什么业内用“恐怖七分钟”来形容“落火”过程？

杨宇光：在火星表面着陆，比在地球表面或在月球表面着陆更为复杂。火星大气压力只有地球的0.6%~0.7%。航天器在进入火星的过程中，一方面无法依靠大气降低到安全速度，同时又必须考虑空气摩擦产生的热量冲击。

“天问一号”采取防热盾+降落伞+反推发动机三重方式实施“落火”。第一阶段依靠防热盾，在减速的同时防止与火星大气摩擦产生的热量破坏探测器，降低到一定的速度后展开降落伞，进一步降速后适时抛弃防热盾和降落伞，开启反推发动机，三种手段必须非常完美、无缝衔接。在火星探测“绕、着、巡”三项目标任务中，最难的是“着”的过程。

△“天问一号”着陆巡视器进入火星大气效果图（图源：航天科技集团五院）

04 “天问一号”搭载的我国首辆火星车正在进行全球征名，目前共有十个名字初选入围，分别是：弘毅、麒麟、哪吒、赤兔、祝融、求索、风火轮、追梦、天行和星火。您更青睐哪一个或几个？

杨宇光：近年来，我国的空间探测活动用了很多中国神话中的名字，比如探月工程用了“嫦娥”、暗物质粒子探测卫星用了“悟空”……体现了鲜明的中国文化特色。

在火星车的候选名字当中，我比较喜欢“祝融”和“哪吒”——火星有个“火”字，祝融是中国神话传说中的火神；哪咤则在传说中有风火轮和火尖枪两个法宝，也都和火有关。

△我国首辆火星车示意图（图源：航天科技集团五院）

责任编辑：王凤一