“天问一号”绕“火”路上,温岭科学家带领团队提前指路

要说牛年春节最耀眼的明星,应该非“天问一号”莫属了。除夕夜的春节联欢晚会上,“天问一号”火星探测器系统总设计师孙泽洲向全国人民宣布“天问一号”顺利被火星捕获的消息。大年初一(2月12日),国家航天局再次发布有关“天问一号”的消息,并公布了两段均近一分钟的视频。高清的影像完整地呈现了“天问一号”探测器火星捕获过程,画面震撼世人。
走向深空,踏梦远行。“天问一号”开启了我国首次火星探测任务,同时也揭开了中国行星探测的序幕,标志着我国航天事业的又一次飞越。在“天问一号”长达7个月的星际远航中,有一位温岭人,和它产生了密切联系。他就是中国首次火星探测工程测控系统VLBI测轨分系统总体主任设计师——陈中。
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把脉“天问一号”走向,他和团队春节无休
1月12日凌晨,当跨年的钟声响起,陈中和同事们才迎来下班时间。2月12日,正月初一,中午12时不到,陈中又提前到达上海天文台VLBI深空探测指控中心,继续关注着“天问一号”自1.92亿公里外传回的“脉搏跳动”。
在中科院上海天文台VLBI中心的大屏幕上,那些时不时突起的,宛如心电图波形似的脉冲信号,就是“天问一号”传回的测量信号。按时间来算,每一次收到的信号,都是“天问一号”约十分钟前发出的。
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遥远的距离以及时间差,让我们很难实时掌握“天问一号”的行踪。而在4亿余公里的长途旅行中,即便飞行轨迹已经预先设计好,“天问一号”还是会受到太阳和其他行星的引力影响,让它偏离预设线路。如何才能避免“天问一号”迷失在太空中?这就离不开海天文台VLBI深空探测指控中心提供的测量结果了。
自发射升空到成功进入火星轨道以来,“天问一号”先后经历了1次深空机动和4次中途修正。“只有测得准,才能控得准!”陈中说,VLBI测定轨系统能根据分布在祖国东西南北方向上的4个大型射电望远镜收到的信号,快速计算出“天问一号”的精确轨道位置。如果发现“天问一号”已经偏离预设飞行轨迹,北京航天飞行控制中心就要下达指令,对它的飞行方向进行修正。指令该怎么下?测控数据就是依据。包括“天问一号”何时实施近火制动?都要根据测控数据算出良机。VLBI是重要的测控数据之一。考虑电磁波一来一回的时间差,陈中所在的VLBI中心需要预报“天问一号”接下来的飞行轨迹。
更通俗的解释,就好比无人驾驶汽车在路上行车,根据车辆速度和定位,测控系统不仅能掌握车辆行车轨迹,还可以算出这种行车模式下车辆10分钟、20分钟后的位置。如果车辆已经偏航,那就需要提前下达指令,为汽车提前指路,让它回到正确的导航线路上。我们 还可以将测控数据理解为茫茫大海中的移动灯塔,指引着扁舟驶向正确的目的地。
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春节前期,正是“天问一号”进行中途修正,然后近火制动捕获进入火星轨道的关键时期,陈中和他的团队则进入了最紧张的实时集中测控模式。由于测量数据精准,探测器轨道偏差非常小,探测器直接开展近火制动刹车。
2月10日,“天问一号”成功绕“火”的喜讯传来,也并不表示观测任务的结束。陈中介绍,接下来“天问一号”还要进行1次轨道机动和2次近火捕获制动,因为捕获后,“天问一号”并非直接进入一个最终轨道,而是要经过多次变轨和捕获等复杂动作,逐步缩小椭圆轨道。同时,“天问一号”探测器上中分辨率相机、高分辨率相机、矿物光谱分析仪等载荷会边环绕边进行预选着陆区拍照和探测,以及开展一系列的科学探测任务。为达到最佳的探测效果,他们也仍旧要关注着“天问一号”,把握它每一次探测的最佳位置。2021年5月至6月,“天问一号”探测器将择机实施火星着陆,开展巡视探测,中国将成为世界上第一个首次探测火星就开展绕、落、巡的国家。届时,又将是举世瞩目的重要时刻。
从“嫦娥”到“天问”,他和同事一直默默守候
1970年,我国第一课人造地球卫星“东方红一号”成功发射,由此拉开了中国人探索宇宙奥秘的序幕。从筚路蓝缕到星辰大海,中国航天人一直未停下前进的步伐。50年后,2020年12月17日,嫦娥五号的凯旋,为中国航天创造了新的历史。

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