天问一号这个“停泊轨道”不简单!
2021年2月24日7时左右,天问一号火星探测器运行至近火点时顺利实施第三次近火制动,成功进入周期为49.2小时(2个火星日)的停泊轨道,制动采用4台120N发动机。探测器在该停泊轨道上大约运行2.5个月,期间将对预定着陆区开展详查工作。至此,探测器已经完成了着陆降轨前的所有关键变轨,开始正式为“绕、着、巡”中的第二步“着”做准备。
变到停泊轨道,总共分几步?
此前,天问一号探测器到达火星后已经完成了一系列复杂的变轨操作。2月10日,探测器第一次到达近火点时进行捕获制动,成功实现火星环绕,进入周期为10天的大椭圆轨道;2月15日,探测器第一次到达远火点时进行变轨,调整轨道平面与近火点高度,环火轨道变为经过火星南北两极的极轨;2月20日,探测器第二次到达近火点时进行制动,进入周期约为4天的调相轨道,使其在运行一圈再次到达近火点附近时,能够正好经过预定着陆区上空。
本次2月24日的近火制动在探测器第三次到达近火点时进行,进入对预定着陆区开展详查的停泊轨道。这四次变轨环环相扣,前后紧密关联,每次都必须精准控制,才能够保证探测器顺利进入停泊轨道。

停泊轨道的作用是什么?
停泊轨道最主要的作用是为着陆做准备。在停泊轨道运行期间,当探测器经过预定着陆区上空时,会利用中分相机、高分相机、光谱仪等载荷设备对预定着陆区进行详查,主要探测预定着陆区地形、地质地貌、是否存在沙尘暴等环境条件,为着陆巡视器的安全着陆做好准备工作。
详查工作需要探测器尽可能多地飞过预定着陆区。经过前面三次变轨调整,探测器在第三次到达近火点附近时已经位于预定着陆区上空,但由于火星自转,如果此时不进行轨道调整,探测器在很长时间内都将难以再次飞过预定着陆区。因此,本次近火制动的目标,就是形成一个停泊轨道,让探测器能够每次回到近火点附近时,都正好飞过预定着陆区。
综合考虑其他因素,本次停泊轨道的周期选取为两个火星日(49.2小时),在停泊轨道运行期间仅需进行少量的轨道维持,即可保证探测器每两个火星日就可以对预定着陆区开展一次详查。
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