停泊軌道3個月探測預(yù)選著陸區(qū) “天問一號”為何要進行預(yù)選著陸區(qū)探測？

在“天問一號”兩器分離前，火星環(huán)繞器首先在停泊軌道上運行3個月，探測預(yù)選著陸區(qū)，為降落火星做準(zhǔn)備。

為何要進行預(yù)選著陸區(qū)探測？

與已經(jīng)成功進行了多次火星探測任務(wù)的美國相比，中國在“天問一號”探測任務(wù)之前，尚不掌握第一手的火星環(huán)境資料，對火星的地形地貌、天氣環(huán)境等各方面情況尚不熟悉。因此“天問一號”在本次任務(wù)中，根據(jù)全球已公開的數(shù)據(jù)，在任務(wù)規(guī)劃中首先預(yù)選出一個首選著陸區(qū)以及一個備選著陸區(qū)，并通過環(huán)繞器環(huán)繞火星的方式，對預(yù)選著陸地點進行探測。

在被火星引力捕獲后，環(huán)繞器在停泊軌道開展對預(yù)選著陸區(qū)為期3個月的觀測。通過獲取的第一手探測數(shù)據(jù)，環(huán)繞器對預(yù)選著陸區(qū)的環(huán)境條件進行進一步確認(rèn)，同時獲取著陸區(qū)的地形、沙塵暴天氣等信息，為探測器實施軟著陸提供進一步保障，確保探測器在著陸過程中的安全。

如何開展預(yù)選著陸區(qū)探測？

為了保證探測效果，由中國航天科技集團八院火星環(huán)繞器研制團隊設(shè)計的環(huán)火停泊軌道為“回歸軌道”，即每圈軌道的近火點均位于首選著陸區(qū)的正上方，這種軌道設(shè)計使探測器每次運行到近火點時，均可以對著陸區(qū)進行詳查。

中國航天科技集團八院509所環(huán)繞器總體副主任設(shè)計師杜洋介紹，環(huán)繞器對預(yù)選著陸區(qū)的探測包括地貌、天氣兩個主要方面。通過高分辨率相機、中分辨率相機、光譜儀等載荷的探測數(shù)據(jù)，火星環(huán)繞器生成火表遙感圖像，隨后以遙感圖像為基礎(chǔ)，對火星表面的地形地貌(如坡度、凹坑、石塊等)進行辨識分析，并繪制得到火星表面高程圖。地面科研人員利用這些坡度、高程、石塊豐度等火星表面關(guān)鍵特性參數(shù)，可以開展三維高精度建模，并進行著陸仿真驗證，確保預(yù)選著陸點的地貌條件充分適合探測器的軟著陸及后續(xù)火星車的巡視探測任務(wù)。

環(huán)繞器在停泊軌道執(zhí)行預(yù)選著陸區(qū)探測任務(wù)中，也會對火星的天氣情況進行監(jiān)測。由于火星表面天氣惡劣，每年都會形成幾場大的沙塵暴。沙塵暴可能會改變著陸巡視器下降過程的動力學(xué)參數(shù)，影響著陸過程的安全性，同時，沙塵粒子可能會附著在探測器的表面，甚至鉆入探測器內(nèi)部，造成各類儀器設(shè)備故障。

同時，由于“天問一號”攜帶的火星車采用太陽能帆板的形式供電，大量沙塵會覆蓋在太陽能電池片的表面，降低發(fā)電效率甚至導(dǎo)致發(fā)電能力喪失。因此，通過停泊軌道3個月的預(yù)選著陸區(qū)探測，火星環(huán)繞器研制團隊可以對火星的天氣情況，尤其是沙塵暴的動向進行監(jiān)測，從而避開惡劣的火星天氣，選擇一個“風(fēng)和日麗”的日子實施任務(wù)。(郭超凱 鄭瑩瑩 鄭永艾)