天问一号被火星捕获,为何不会被国外火星探测器干扰

“天问一号”刚刚成功“刹车”,被火星捕获。

2月10日19时52分,中国首次火星探测任务天问一号探测器实施近火捕获制动,环绕器3000N轨控发动机点火工作约15分钟,探测器顺利进入近火点高度约400千米,周期约10个地球日,倾角约10o的大椭圆环火轨道,成为我国第一颗人造火星卫星,实现“绕、着、巡”第一步“绕”的目标,环绕火星获得成功。后续,天问一号探测器还将经过多次轨道调整,进入火星停泊轨道,开展预选着陆区探测,计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆,开展巡视探测。

“火星制动捕获”是指探测器在抵近火星时,通过主发动机长时间点火,使得在行星际空间高速飞行的探测器大速度增量减速,从而能够被火星引力场捕获,进入绕火轨道。“火星制动捕获”也是整个探测任务中技术风险最高、难度最大的环节之一。制动捕获的机会有且仅有一次,关系着整个工程任务的成败。

自去年7月23日成功发射以来,天问一号探测器已累计飞行202天,完成1次深空机动和4次中途修正,抵达火星时探测器飞行里程约4.75亿千米,距离地球约1.92亿千米。其中,甚长基线干涉测量(VLBI)测轨分系统参与了对“天问一号”的测定轨工作。VLBI也是“天问一号”在各个测控段精密测定轨必不可少的手段,特别是在巡航段、火星捕获段、着陆降落段、科学探测段等关键弧段发挥着至关重要的作用。今年春节,为了给“天问一号”测轨提供精准参数,VLBI团队中约90名科研人员集体放弃回家,陪火星一起过年。

随着“天问一号”成功刹车并被捕获,VLBI测轨分系统也到了任务最关键的时刻。

“2月1日到28日的测控弧段很重要,要保证每天观测,支持‘天问一号’探测器完成1次平面机动以及3次近火制动等动作。”上海天文台研究员刘庆会对第一财经记者介绍,自“天问一号”发射至今,VLBI分系统共进行了106次观测,而他参加了其中的104次值班。

2月9日晚,阿联酋的火星探测器“希望号”首次确认成功进入火星轨道。那么,国外的火星探测器的信号会对天问一号的信号接收和处理产生干扰吗?

刘庆会说,由于“天问一号”发出的信号还是比较强,另外接收信号的带宽可调节,避免其它探测器发出的信号进入我们的接收频段。因此被国外火星探测器信号干扰的可能性很小。

刘庆会进一步解释,VLBI相关处理包括相关处理和积分处理,相关处理是为了求相位差,积分处理是为了将信号相加,实现了信号的增强。大家不难发现,核心要相位对齐,精确求解出相位差。而相位差的精确求解需要精确地知道探测器的轨道。

“由于中国和外国的探测器的轨道不同,我们能精确地知道探测器的轨道,能保证中国探测器的相关处理和积分处理准确后,中国探测器的信号增强。而针对别国探测器就未能做好准确地相关处理和积分处理,信号减弱。两者相对比,自然就突出了中国探测器的信号了。”刘庆会说。

为了满足“天问一号”的测定轨要求,2020年7月前,VLBI分系统团队完成了40多台套的软件和硬件的研发、测试和现场安装;开展了火星探测VLBI高精度测定轨技术研究和测试验证。该团队成立了90多人的试验队,进行了乌鲁木齐、昆明、密云、天马测站和VLBI中心的巡检,开展质量自查等,制作了VLBI测轨分系统的实施方案。

刘庆会说,随着“天问一号”奔向火星的足迹,团队的观测时间每天都会有变化,从启程时的下半夜至次日上午,逐渐前移到现在的每天中午12点到午夜零点。而在三个月后,“天问一号”将进入着陆火星的最关键时刻。

来源:第一财经