北斗三号卫星核心器部件100%国产 "天问一号"300万公里深空中"自我纠偏"

2020-08-03 13:26:40 来源:济南时报
责任编辑:高原
北斗三号卫星核心器部件100%国产

  我国首次火星探测任务“天问一号”探测器完成第一次轨道中途修正。

北斗三号卫星核心器部件100%国产
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北斗三号卫星核心器部件100%国产

  这是8月2日在北京航天飞行控制中心拍摄的现场画面。新华社发

  记者从国家航天局获悉,8月2日早上7时0分,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器顺利完成第一次轨道中途修正,继续飞向火星,各系统状态良好。目前,“天问一号”探测器已距离地球超过300万公里。

  本次“天问一号”火星探测器轨道中途修正任务,主发动机开机工作20秒,在完成轨道修正的同时,还验证了发动机在轨的实际性能。

  目前,“天问一号”探测器正在以每天大约30万公里的速度远离地球,信息传输延迟逐渐增大,加之太空环境复杂陌生,这就使得“天问一号”探测器的飞行轨道计算与以往任务相比,需要考虑更多、更复杂的要素。

  为什么要进行中途修正?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介绍,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。

  因此,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。中途轨道修正的关键在于修正时机的选择以及每次修正的实施精度。

  首次火星探测任务探测器系统环绕器技术副总负责人朱庆华介绍:“现在很多汽车都具有车道保持功能,如果车偏离了自己的车道,就会自动修正方向,让车回到原本的车道上来。火星探测器的轨道修正与之类似,但不同的是火星探测器要修正的不仅仅是飞行方向,还有飞行速度等多个变量。而在茫茫太空,探测器也没有道路标线作为参照物,因此难度很大。”

  记者从中国航天科技集团了解到,火星探测器首次中途轨道修正任务由五院和八院密切配合实施。此前,长征五号运载火箭精准地将火星探测器送入了预定轨道,使得这次轨道控制的主要目标不再是入轨精度修正。

  值得一提的是,此次探测器上携带的由航天科技集团六院研制的3000N轨控发动机是首次太空点火工作,验证了发动机在轨的实际性能。

  航天科技集团六院型号总师兰晓辉说:“3000N轨控发动机主要承担着三项任务,一是太阳系‘三环’转移到‘四环’过程中的姿态修正,二是‘四环’上的‘刹车制动’,三是火星附近的轨道调整。”

  后续,“天问一号”探测器还将经历深空机动和数次中途修正,奔火飞行6个多月后抵达火星附近,开展着陆火星的准备和科学探测等工作。

  【“天问一号”·多知道点】

  追随“天问一号”的“火眼金睛”

  在“天问一号”飞往火星的征途中,轨道中途修正的完成,离不开VLBI网“火眼金睛”的一路护航和鼎力相助。

  VLBI是“甚长基线干涉测量技术(very long baseline interferometry)”的缩写。简单来说,就是把几个小望远镜联合起来,达到一架大望远镜的观测效果。

  VLBI测轨分系统由上海天文台牵头,由国内多家台站和数据处理中心组成。这个观测网络构成的望远镜分辨率相当于口径达3000多千米的巨大综合口径射电望远镜,测角精度可以达到百分之几角秒甚至更高。

  据介绍,自“天问一号”成功发射启程前往火星,VLBI测轨分系统就启动了测定任务,每天观测时间约12小时,实时向北京发送时延、时延率和测角数据,数据精度优于工程任务指标。“航天探测器的测定轨,主要包括测距、测速和测角,VLBI网主要承担了测角的重任。”上海天文台研究员洪晓瑜介绍说,“‘天问一号’在飞行中,各地VLBI观测站展开跟踪观测,将原始观测数据实时发送到VLBI中心。VLBI中心再进行处理与修正,得到‘天问一号’的VLBI时延和时延率、赤经和赤纬等数据。”

  【“天问一号”·有话要说】

  谢谢你,我的守护神

  从我成功发射到顺利完成第一次修正,其实有“很多人”默默接力守护着我。他们是谁,有多厉害?让我来告诉你们吧。

  我的“守护神”:

  牧星人:即航天测控人,如果把航天器比作遨游在深空中的“风筝”,测控系统就是那根“风筝线”,航天测控人就是握着“风筝线”的人,他们需要实时掌握航天器的状态,扮演着“爸爸妈妈”的角色,他们的“孩子”在天上,所以也被称为“牧星人”。为了能让“牧星人”实时了解我的动态,三大“站将”关心着我的一举一动,耐心地听我讲天上的故事。我要是状态不对或者迷失了方向,他们不仅会迅速传达给“牧星人”,还会将“牧星人”的指令及时告诉我,让我的“探火”之旅更顺畅。

  三大“站将”:

  佳木斯深空站:俺来自东北,有全亚洲最大的66米测控天线,都说俺是我国深空测控网中的“C位”。这次中途修正的各项指令,就是通过俺传达给“天问一号”的,老铁目前状态不错,放心了!

  喀什深空站:我在祖国最西边,相比佳木斯深空站,我的测控天线虽然直径35米,小了一圈,但论“硬核”实力,我也不能丢了“西域站将”的颜面。我们被称为“中国航天测控第一站”,亚克西!

  阿根廷深空站:我离兄弟们有点远,在地球对面的南美巴塔哥尼亚高原上。“天问一号”进入到地火转移轨道,我为他送上了第一声“问候”。虽然有时候会有点孤单,但想想我的存在能让“牧星人”对“天问一号”的测控覆盖率提升到90%以上,我骄傲!作为中国首个海外深空测控站,我是最年轻的,必须干劲儿十足。 

责任编辑:高原
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