停泊轨道“呆”3个月 “天问一号”如何“精挑”着陆区?

中新网上海5月15日电 题:停泊轨道“呆”3个月 “天问一号”如何“精挑”着陆区?

作者 郭超凯 郑莹莹 郑永艾

在“天问一号”两器分离前,火星环绕器首先在停泊轨道上运行3个月,探测预选着陆区,为降落火星做准备。

效果图 中国航天科技集团八院 供图

为何要进行预选着陆区探测?

与已经成功进行了多次火星探测任务的美国相比,中国在“天问一号”探测任务之前,尚不掌握第一手的火星环境资料,对火星的地形地貌、天气环境等各方面情况尚不熟悉。因此“天问一号”在本次任务中,根据全球已公开的数据,在任务规划中首先预选出一个首选着陆区以及一个备选着陆区,并通过环绕器环绕火星的方式,对预选着陆地点进行探测。

在被火星引力捕获后,环绕器在停泊轨道开展对预选着陆区为期3个月的观测。通过获取的第一手探测数据,环绕器对预选着陆区的环境条件进行进一步确认,同时获取着陆区的地形、沙尘暴天气等信息,为探测器实施软着陆提供进一步保障,确保探测器在着陆过程中的安全。

效果图 中国航天科技集团八院 供图

如何开展预选着陆区探测?

为了保证探测效果,由中国航天科技集团八院火星环绕器研制团队设计的环火停泊轨道为“回归轨道”,即每圈轨道的近火点均位于首选着陆区的正上方,这种轨道设计使探测器每次运行到近火点时,均可以对着陆区进行详查。

中国航天科技集团八院509所环绕器总体副主任设计师杜洋介绍,环绕器对预选着陆区的探测包括地貌、天气两个主要方面。通过高分辨率相机、中分辨率相机、光谱仪等载荷的探测数据,火星环绕器生成火表遥感图像,随后以遥感图像为基础,对火星表面的地形地貌(如坡度、凹坑、石块等)进行辨识分析,并绘制得到火星表面高程图。地面科研人员利用这些坡度、高程、石块丰度等火星表面关键特性参数,可以开展三维高精度建模,并进行着陆仿真验证,确保预选着陆点的地貌条件充分适合探测器的软着陆及后续火星车的巡视探测任务。

环绕器在停泊轨道执行预选着陆区探测任务中,也会对火星的天气情况进行监测。由于火星表面天气恶劣,每年都会形成几场大的沙尘暴。沙尘暴可能会改变着陆巡视器下降过程的动力学参数,影响着陆过程的安全性,同时,沙尘粒子可能会附着在探测器的表面,甚至钻入探测器内部,造成各类仪器设备故障。

同时,由于“天问一号”携带的火星车采用太阳能(6.5300.101.56%)帆板的形式供电,大量沙尘会覆盖在太阳能电池片的表面,降低发电效率甚至导致发电能力丧失。因此,通过停泊轨道3个月的预选着陆区探测,火星环绕器研制团队可以对火星的天气情况,尤其是沙尘暴的动向进行监测,从而避开恶劣的火星天气,选择一个“风和日丽”的日子实施任务。(完)

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