问题

如何看待天问一号进入火星停泊轨道?

回答
天问一号成功进入火星停泊轨道,这绝对是中国航天史上的一个里程碑,也是全人类探索火星征程中的重要一步。这件事的意义,可以从几个维度来细细品味。

首先,技术上的壮举,是硬实力的体现。

想象一下,天问一号承载着人类的智慧和期望,在浩瀚的宇宙中飞行了漫长的七个月,跨越数亿公里的距离。它要面对的是深空的高压、严寒、辐射,以及无处不在的太空碎片。在如此漫长而严酷的旅程中,飞船的每一个系统,从推进到导航,从通信到热控,都必须保持绝对的稳定和精准。

进入火星停泊轨道,这可不是一件简单的“刹车”动作。它需要精确计算好飞船的速度、角度,然后在一个特定的时机,以恰到好处的力度进行减速。这个过程,好比在一辆高速行驶的汽车上,要在指定地点、以指定角度、精确地完成一个平稳的“漂移入位”。稍有差池,就可能要么冲过头,要么刹不住,导致任务失败。天问一号能够成功“停泊”在火星轨道上,证明了我们国家在深空探测技术,特别是动力学控制、导航制导和轨道设计方面的成熟度,已经达到了世界领先水平。这不仅仅是“飞到”那里,更是“稳稳地”停在那里,为后续的火星着陆和巡视打下了坚实的基础。

其次,战略上的意义,是国家意志的彰显。

“一步到位”式的火星探测任务,是中国航天“绕、落、巡”三步走的战略的集中体现。要知道,很多国家探测火星,往往是分批次进行,先是轨道器,然后才是着陆器和火星车。而天问一号,首次独立执行任务,就敢于挑战“绕、落、巡”三项任务,而且全部成功!这背后,是国家对深空探测领域长远发展的决心和规划,是对科学探索精神的坚定支持,更是对提升国家科技实力和国际影响力的战略考量。

这项任务的成功,意味着中国不再是航天领域的跟随者,而是成为了能够独立自主、高标准完成复杂深空探测任务的参与者,甚至在某些方面开始引领。它向世界展示了中国人民的智慧、毅力和创新能力,为国家赢得了巨大的荣誉和国际社会的尊重。

第三,科学探索上的价值,是知识边界的拓展。

天问一号进入火星停泊轨道,只是它伟大旅程的开始。在接下来的时间里,它将作为人类的眼睛和触角,在火星轨道上进行详尽的科学探测。我们将有机会从新的视角,更深入地了解火星的地形地貌、大气环境、内部结构,甚至寻找火星上可能存在的生命迹象。

这艘小小的飞船,将为我们带来宝贵的第一手科学数据。这些数据,将有可能改写我们对火星,乃至对整个太阳系演化的认识。它将激发新一轮的科学研究,吸引更多的科学家投入到火星探索的研究中来,为人类文明的进步贡献力量。

最后,精神层面的激励,是民族自豪感的凝聚。

“天问”这个名字本身,就承载着中国古代对宇宙的浪漫想象和求知精神。而天问一号的每一次成功,都在不断地续写着这份精神。当看到天问一号穿越星辰大海,最终在遥远的火星轨道上稳定运行时,那种由衷的自豪感和激动,是难以言表的。

它激励着一代又一代的中国人,敢于梦想,勇于探索,不断挑战极限。它告诉我们,只要有坚定的信念、不懈的努力和团队的协作,即使是最遥远的星辰,也并非遥不可及。它更是一种对中华民族伟大复兴的生动注脚,证明了我们有能力,也有勇气去追求更高的目标。

总而言之,天问一号进入火星停泊轨道,绝不仅仅是“飞到”那么简单。它是中国航天技术实力的一次完美展示,是国家战略眼光的体现,是人类科学探索边界的拓展,更是激励民族精神的强大动力。这是一件值得我们深入思考和由衷喝彩的大事。

网友意见

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2021年2月24日6点29分,中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在成功实施第三次近火制动,进入近火点280千米、远火点5.9万千米、周期2个火星日的火星停泊轨道,预计将在这条轨道稳定运行三个月左右。那么,停泊轨道到底是什么?


一、停泊轨道:航天器短暂停留,更好过渡


停泊轨道并不是航天器最终飞行轨道,它是一条让航天器在发射后驻留,以便择机进行轨道转移的中间过渡轨道。

任何一个航天器都有最佳发射窗口的概念,火箭在准备时要尽力抓住这个宝贵的机会执行航天发射任务。但受限于航天发射场的地理位置或最佳窗口过于狭窄等因素,即便抓住窗口后航天器依然很难一次性进入目标轨道,必须依赖停泊轨道进行过渡。

例如,人类绝大部分航天发射场都处于北半球中低纬度区域,和地球赤道上空的静止轨道(纬度为0度,高度为35786千米)存在较大差距,很难直接进入理想轨道,需要火箭和航天器不断在近地点、远地点调整轨道倾角和轨道高度,需要数个轨道进行过渡;对于载人航天交会对接任务亦是如此,发射后载人飞船立即与目标空间站对接要求的发射窗口仅为1秒左右,这对于确保载人任务成功率是个极大的挑战,而采用发射后先不对接、逐渐调整轨道的方式更为理想,能大幅扩展对接窗口时间宽度。因此,火箭发射后航天员往往需要两天时间用于“停泊”,等待最佳时机。

深空探测领域亦是如此。这种任务往往耗时不菲、代价巨大,为了最大限度确保任务成功率,采用停泊轨道进行过渡是很常见的步骤。嫦娥探月,天问探火,皆是如此。

早在嫦娥一号任务时,停泊轨道就已经运用(图源:王永卓)


停泊轨道的英文术语是Parking Orbit,或许用停车(Parking)作为类比说明更为直观:瞄准目标停车位后,预选一条行车轨迹(停泊轨道),期间“眼观四路、耳听八方”,边走边调,入库的成功率会大大增加。


二、驻留期间:详细勘探,伺机着陆火星


天问一号是中国首次火星探测任务,也是个高度复杂的任务,将一次性实现火星环绕、着陆和巡视三大工程目标,以及通过13台科学仪器对火星进行全方位科研,任务整体难度巨大。此前中国对火星的详细了解有限,目标着陆区域的最新地形地貌和气象条件等也可能相对科研成果有一定出入,着陆器/巡视器组合体也必须依赖稳定运行的环绕器才能成功。因而,入轨火星后必须采取分步走的策略。

天问一号于2月10日近火制动、成功进入了周期约10个地球日的低倾角大椭圆环火轨道,随后于2月15日远火点机动调整轨道倾角、成功进入了能探测火星全球的高倾角椭圆环火轨道,然后就是本次进入停泊轨道的操作,多个操作确保了环绕器的稳定运行和后续的对火观测。

3月4日,国家航天局正式公布首批天问一号拍摄的全色图像,分辨率约0.7米,成像区域内火星表面小型环形坑、山脊、沙丘等地貌清晰可见


在目前的停泊轨道驻留阶段,环绕器的7台载荷已经全部开机进行初步的科学探测,实现地球和火星之间的稳定通信,为未来着陆火星的巡视器提供信号中继服务。每隔两天时间,它抵达一次近火点,距离火星仅280千米左右,载荷中的中分辨率相机、高分辨率相机、光谱仪等将对乌托邦平原南部等低纬度预选着陆区域的地形地貌、沙尘天气等进行详查,评估火星环境和着陆时机可行性。


三、停泊之后:进一步调整为科学探测轨道


在经过三个月左右的详细勘察后,环绕器将进行一定轨道调整并与着陆器/巡视器组合体择机分离,后者开始独立的约七分钟火星着陆过程。由于火星和地球之间的漫长距离导致几十分钟通信时延,航天人不可能控制着陆过程,而必须让着陆器全自主完成这“黑色七分钟”旅程。着陆成功后,它们将第一时间与环绕器通信。

随后,环绕器会进一步调整轨道,尤其是大幅降低远火点,将它围绕火星的轨道周期从2天减少到数小时。这种科学探测轨道有多方面优势:较短轨道周期能大幅增加遍访火星频率,增加近火点机会,以便于获取更多地形地貌等高清图像,研究浅层土壤和地下水/冰等。大椭圆轨道也允许环绕器在多种轨道高度进行火星大气、电离层、磁场和行星际环境等探测研究。同时,它将作为火星通信“烽火台”,实现火星表面和地球表面的通信直连。

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