第二次軌道修正后 “天問(wèn)一號(hào)”得考慮保暖問(wèn)題了

　　楊 璐 宋星光 本報(bào)記者 付毅飛

　　記者從國(guó)家航天局獲悉，2020年9月20日23時(shí)，在我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)飛行控制團(tuán)隊(duì)控制下，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器4臺(tái)120N發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)點(diǎn)火工作20秒，順利完成第二次軌道中途修正，并在軌驗(yàn)證了120N發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際性能。

　　截至目前，“天問(wèn)一號(hào)”已在軌飛行60天，距離地球約1900萬(wàn)公里，飛行路程約1.6億公里，探測(cè)器各系統(tǒng)狀態(tài)良好，地面測(cè)控通信各中心和臺(tái)站跟蹤正常。

　　中途修正一般是指在探測(cè)器飛行過(guò)程中，對(duì)各種原因?qū)е碌能壍榔x進(jìn)行修正，使探測(cè)器更貼近理論軌道飛行。據(jù)北京航天飛行控制中心介紹，“天問(wèn)一號(hào)”飛向火星期間，會(huì)受到太陽(yáng)和太陽(yáng)系其他行星的引力作用，一部分行星的引力會(huì)對(duì)探測(cè)器造成干擾，在長(zhǎng)期的積累過(guò)程中使其飛行軌跡和速度發(fā)生變化。由于探測(cè)器長(zhǎng)期處于無(wú)動(dòng)力飛行，微小的位置速度誤差會(huì)逐漸累積和放大，地面測(cè)控系統(tǒng)需要在飛行過(guò)程中根據(jù)測(cè)定軌計(jì)算得到的實(shí)際飛行軌道和理論設(shè)計(jì)軌道之間的偏差，對(duì)探測(cè)器飛行軌道進(jìn)行修正，確保探測(cè)器始終飛行在預(yù)定軌道上。

　　第二次中途修正安排在第一次中途修正和深空機(jī)動(dòng)之間進(jìn)行，主要是為修正第一次中途修正的殘余誤差，瞄準(zhǔn)理論深空機(jī)動(dòng)點(diǎn)的位置，同時(shí)進(jìn)行4臺(tái)120N發(fā)動(dòng)機(jī)的試噴。為此該中心采用了第二次中途修正與深空機(jī)動(dòng)聯(lián)合優(yōu)化控制的軌控策略，在滿足本次發(fā)動(dòng)機(jī)最小開(kāi)機(jī)時(shí)長(zhǎng)的前提下，對(duì)于指定中途修正時(shí)刻，通過(guò)對(duì)中途修正軌控方向在慣性空間尋優(yōu)，使深空機(jī)動(dòng)控制量最小，并瞄準(zhǔn)標(biāo)稱(chēng)近火點(diǎn)參數(shù)，計(jì)算中途修正控制參數(shù)。

　　由于“天問(wèn)一號(hào)”發(fā)射入軌和第一次中途修正的精度很高，本次修正量很小，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)長(zhǎng)約20秒。

　　目前“天問(wèn)一號(hào)”仍在北京飛控中心的嚴(yán)密測(cè)控之下平穩(wěn)飛行，里程數(shù)即將達(dá)到2億公里。細(xì)心的讀者可能會(huì)問(wèn)：為什么飛行了1億多公里，它與地球的距離卻才不到2000萬(wàn)公里？

　　這是因?yàn)?，“天?wèn)一號(hào)”在飛向火星的過(guò)程中，是沿著一個(gè)機(jī)動(dòng)軌道以弧線的形式飛行，會(huì)不斷遠(yuǎn)離地球。但與此同時(shí)，地球和火星也都在各自的軌道上繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)出“你走我也走”的狀態(tài)。所以，相對(duì)發(fā)射時(shí)的空間位置，“天問(wèn)一號(hào)”的里程數(shù)在迅速累加，而相對(duì)地球的距離則沒(méi)有那么快拉開(kāi)。

　　一晃間，“天問(wèn)一號(hào)”已經(jīng)飛行近兩個(gè)月，地球上由夏轉(zhuǎn)秋，我國(guó)北方地區(qū)甚至不久后就要開(kāi)始供暖了，而“向火而行”的“天問(wèn)一號(hào)”，也需要考慮保暖問(wèn)題。

　　據(jù)北京飛控中心專(zhuān)家介紹，隨著與太陽(yáng)距離的變化，“天問(wèn)一號(hào)”的姿態(tài)也要變化：剛發(fā)射時(shí)，它距離太陽(yáng)較近，其太陽(yáng)帆板并不是正對(duì)著太陽(yáng)，而會(huì)增加一個(gè)角度偏置。如果那時(shí)太陽(yáng)帆板正對(duì)太陽(yáng)，就會(huì)吸收過(guò)多太陽(yáng)能，導(dǎo)致發(fā)電量過(guò)高，多余的電量無(wú)法消耗，會(huì)損害電池壽命。讓帆板保留一定角度，既可以滿足供電需要，又能使探測(cè)器體溫正常。

　　相比地球，火星距離太陽(yáng)較遠(yuǎn)，光照小于地球位置處的平均太陽(yáng)輻射常數(shù)，在地火轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，“天問(wèn)一號(hào)”獲得的太陽(yáng)能會(huì)越來(lái)越弱，到一定時(shí)候就要把太陽(yáng)帆板完全展開(kāi)，以滿足電力供應(yīng)。這個(gè)帆板的變化將在第二次中途修正后執(zhí)行。

　　在調(diào)整太陽(yáng)帆板角度的同時(shí)，還要對(duì)“天問(wèn)一號(hào)”本身的姿態(tài)做出調(diào)整控制，確保它和地面通信順暢。既要精確控制太陽(yáng)帆板，還要調(diào)整探測(cè)器姿態(tài)，這對(duì)北京飛控中心的姿態(tài)控制提出了很高的要求。

　　隨著時(shí)間的推移，“天問(wèn)一號(hào)”還會(huì)遇到太陽(yáng)熱能不夠的狀況，到那時(shí)，它只能通過(guò)太陽(yáng)帆板接收光能，而沒(méi)有足夠的熱能來(lái)保持體溫，這就需要它給自己加電發(fā)熱，保持身上的設(shè)備正常運(yùn)行。

　　不過(guò)相比我們生活中的供暖，“天問(wèn)一號(hào)”的加熱更精準(zhǔn)。它可以識(shí)別出身上哪個(gè)部位溫度過(guò)低，按區(qū)域精準(zhǔn)“供暖”，在節(jié)省能源的同時(shí)保證設(shè)備安全。