第二次軌道修正后 “天問一號”得考慮保暖問題了

  楊 璐 宋星光 本報(bào)記者 付毅飛

  記者從國家航天局獲悉,2020年9月20日23時,在我國首次火星探測任務(wù)飛行控制團(tuán)隊(duì)控制下,“天問一號”探測器4">
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          第二次軌道修正后 “天問一號”得考慮保暖問題了

          2020-09-22 02:56:24

          來源:科技日報(bào)

            第二次軌道修正后 “天問一號”得考慮保暖問題了

            楊 璐 宋星光 本報(bào)記者 付毅飛

            記者從國家航天局獲悉,2020年9月20日23時,在我國首次火星探測任務(wù)飛行控制團(tuán)隊(duì)控制下,“天問一號”探測器4臺120N發(fā)動機(jī)同時點(diǎn)火工作20秒,順利完成第二次軌道中途修正,并在軌驗(yàn)證了120N發(fā)動機(jī)的實(shí)際性能。

            截至目前,“天問一號”已在軌飛行60天,距離地球約1900萬公里,飛行路程約1.6億公里,探測器各系統(tǒng)狀態(tài)良好,地面測控通信各中心和臺站跟蹤正常。

            中途修正一般是指在探測器飛行過程中,對各種原因?qū)е碌能壍榔x進(jìn)行修正,使探測器更貼近理論軌道飛行。據(jù)北京航天飛行控制中心介紹,“天問一號”飛向火星期間,會受到太陽和太陽系其他行星的引力作用,一部分行星的引力會對探測器造成干擾,在長期的積累過程中使其飛行軌跡和速度發(fā)生變化。由于探測器長期處于無動力飛行,微小的位置速度誤差會逐漸累積和放大,地面測控系統(tǒng)需要在飛行過程中根據(jù)測定軌計(jì)算得到的實(shí)際飛行軌道和理論設(shè)計(jì)軌道之間的偏差,對探測器飛行軌道進(jìn)行修正,確保探測器始終飛行在預(yù)定軌道上。

            第二次中途修正安排在第一次中途修正和深空機(jī)動之間進(jìn)行,主要是為修正第一次中途修正的殘余誤差,瞄準(zhǔn)理論深空機(jī)動點(diǎn)的位置,同時進(jìn)行4臺120N發(fā)動機(jī)的試噴。為此該中心采用了第二次中途修正與深空機(jī)動聯(lián)合優(yōu)化控制的軌控策略,在滿足本次發(fā)動機(jī)最小開機(jī)時長的前提下,對于指定中途修正時刻,通過對中途修正軌控方向在慣性空間尋優(yōu),使深空機(jī)動控制量最小,并瞄準(zhǔn)標(biāo)稱近火點(diǎn)參數(shù),計(jì)算中途修正控制參數(shù)。

            由于“天問一號”發(fā)射入軌和第一次中途修正的精度很高,本次修正量很小,發(fā)動機(jī)開機(jī)時長約20秒。

            目前“天問一號”仍在北京飛控中心的嚴(yán)密測控之下平穩(wěn)飛行,里程數(shù)即將達(dá)到2億公里。細(xì)心的讀者可能會問:為什么飛行了1億多公里,它與地球的距離卻才不到2000萬公里?

            這是因?yàn)椋疤靻栆惶枴痹陲w向火星的過程中,是沿著一個機(jī)動軌道以弧線的形式飛行,會不斷遠(yuǎn)離地球。但與此同時,地球和火星也都在各自的軌道上繞著太陽公轉(zhuǎn),呈現(xiàn)出“你走我也走”的狀態(tài)。所以,相對發(fā)射時的空間位置,“天問一號”的里程數(shù)在迅速累加,而相對地球的距離則沒有那么快拉開。

            一晃間,“天問一號”已經(jīng)飛行近兩個月,地球上由夏轉(zhuǎn)秋,我國北方地區(qū)甚至不久后就要開始供暖了,而“向火而行”的“天問一號”,也需要考慮保暖問題。

            據(jù)北京飛控中心專家介紹,隨著與太陽距離的變化,“天問一號”的姿態(tài)也要變化:剛發(fā)射時,它距離太陽較近,其太陽帆板并不是正對著太陽,而會增加一個角度偏置。如果那時太陽帆板正對太陽,就會吸收過多太陽能,導(dǎo)致發(fā)電量過高,多余的電量無法消耗,會損害電池壽命。讓帆板保留一定角度,既可以滿足供電需要,又能使探測器體溫正常。

            相比地球,火星距離太陽較遠(yuǎn),光照小于地球位置處的平均太陽輻射常數(shù),在地火轉(zhuǎn)移的過程中,“天問一號”獲得的太陽能會越來越弱,到一定時候就要把太陽帆板完全展開,以滿足電力供應(yīng)。這個帆板的變化將在第二次中途修正后執(zhí)行。

            在調(diào)整太陽帆板角度的同時,還要對“天問一號”本身的姿態(tài)做出調(diào)整控制,確保它和地面通信順暢。既要精確控制太陽帆板,還要調(diào)整探測器姿態(tài),這對北京飛控中心的姿態(tài)控制提出了很高的要求。

            隨著時間的推移,“天問一號”還會遇到太陽熱能不夠的狀況,到那時,它只能通過太陽帆板接收光能,而沒有足夠的熱能來保持體溫,這就需要它給自己加電發(fā)熱,保持身上的設(shè)備正常運(yùn)行。

            不過相比我們生活中的供暖,“天問一號”的加熱更精準(zhǔn)。它可以識別出身上哪個部位溫度過低,按區(qū)域精準(zhǔn)“供暖”,在節(jié)省能源的同時保證設(shè)備安全。

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