天问一号传回了火星首张照片,什么时候能到达,还有哪些难点?

传感器技术 2021-02-07 00:00

据人民日报海外网发布的消息,记者从中国国家航天局获悉,2月5日20点,天问一号探测器顺利完成了地火转移阶段的第四次轨道中途修正,确保火星引力能够按计划捕获火星。此时天问一号距离火星只有110万千米了,那么何时会到达火星轨道呢?下图为天问一号发回的首张火星照片(着色)

我们可以从天问一号飞行的速度来估算。
截止航天局发布消息止,天问一号在轨飞行了197天,一共飞行了4.65亿千米,距离地球为1.84亿千米,距离火星为110万千米。那么我们可以计算出,天问一号的在轨飞行速度平均约27km/s。
现在我们计算距离火星还有110万千米需要飞多久。
如果依然按照这个速度飞往火星,火星在那里不动地等着天问一号,110万千米则还需要约40740秒,也就是只需要11个小时多点。但问题是火星还在公转着向前奔,速度为每秒约24千米,实际上天问一号追赶火星的相对速度只有每秒约3千米。这样,如果不提速也不减速的话,就还需要约102个小时,也就是还要4天多。

天问一号到达火星如何被其引力捕获?
根据前面说的消息是2月5日20点发布,4天后就是2月9日左右,天问一号就会到达火星附近。这个时间段就是控制的关键节点了,必须要让火星引力捕获天问一号,否则就“嗖”的一声飞掠过去,奔向遥远的深空一去不复返,这次任务就前功尽弃了。
那么这个要被火星抓住的速度是多少呢?
必须小于火星逃逸速度,也就是5.027km/s;必须达到环绕速度,也就是3.55km/s。当然这只是火星表面的两个宇宙速度,如果距离火星1000千米高空,这两个速度则分别为:4.4km/s和3.1km/s。
看来目前天问一号的运行速度到达火星时不需要做多大调整,关键是进入轨道的高低。如果进入时在距火星表面更高的空间,速度就要调得慢一些,如果进入更低的空间,速度就要调快一些。这种精准调控是航天专家们的专利,是天问一号自主控制调整还是需要地球智指挥中心遥控调整,就不在这里瞎猜了。

天问一号何时在火星着陆?
天问一号到被火星引力顺利捕获后,还要不断的调整到合适轨道,然后绕火星飞行开始科学观测,选择准确的着陆地点,目前候选地点在乌托邦平原,是1976年美国NASA“海盗2号”着陆器的着陆区域,到时候会不会调整,尚不得而知。
在绕火星科学考察飞行两三个月后,择机进行着陆。这将是天问一号又一个关键时刻,整个过程惊心动魄,包括进入大气层,经历7分钟烧烤黑障时期,然后打开降落伞,飘然而下,快到地面时适时开启反推发动机,让着陆器安全着陆。
最难的是地球控制中心对整个着陆过程完全无法把控,完全靠着陆器自主识别着陆点,自己规划整个过程,这是对天问一号AI系统的一次检验。顺利着陆后,将释放出火星车,开始对火星进行考察。
至此,天问一号的绕、落、巡任务才顺利完成,从此中国航天事业又树立起一座新的丰碑。


来源:时空通讯

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