“天問”問天兩周年:成功獲取火衛(wèi)一高清影像 持續(xù)開展火星全球遙感探測
2022年7月23日是天問一號任務(wù)發(fā)射兩周年的日子,天問一號火星環(huán)繞器傳回火衛(wèi)一影像。
據(jù)國家航天局最新消息,近期,天問一號運(yùn)行團(tuán)隊抓住環(huán)繞器與火衛(wèi)一距離較近的時機(jī),利用高分辨率相機(jī)對火衛(wèi)一成像,獲得了“滿月”狀態(tài)的清晰影像。
中國首次拍攝火衛(wèi)一“全身照”
火衛(wèi)一、火衛(wèi)二是火星的兩顆天然衛(wèi)星,火衛(wèi)一是其中個頭較大的,它外形不規(guī)則、沒有大氣,是太陽系中距離主星最近的一顆衛(wèi)星??茖W(xué)界對于火衛(wèi)一的起源存在爭議,有些科學(xué)家認(rèn)為,火衛(wèi)一可能是一顆被火星引力捕獲的小行星。
中國航天科技集團(tuán)八院天問一號火星環(huán)繞器研制團(tuán)隊專家介紹,由于火衛(wèi)一的特殊性,世界上有多個國家實施或提出過火衛(wèi)一探測任務(wù)。本次火星環(huán)繞器對火衛(wèi)一探測是中國首次實施火衛(wèi)一成像探測,首次近距離獲取了火衛(wèi)一的一手科學(xué)數(shù)據(jù),為科學(xué)家開展火衛(wèi)一地形地貌、運(yùn)行規(guī)律等研究提供了珍貴數(shù)據(jù),為我國行星探測工程積累了寶貴經(jīng)驗。
記錄一次6秒左右的“邂逅”
據(jù)了解,研制團(tuán)隊在對火星環(huán)繞器飛行軌道與火衛(wèi)一飛行軌道進(jìn)行研究分析后,發(fā)現(xiàn)火星環(huán)繞器存在多次飛越火衛(wèi)一的機(jī)會。結(jié)合環(huán)繞器成像類科學(xué)載荷的能力,團(tuán)隊完成火衛(wèi)一成像探測任務(wù)的可行性評估,確認(rèn)采用高分辨率相機(jī)實施成像探測。受限于光學(xué)成像系統(tǒng)分辨率與視場的約束,為了實現(xiàn)高分辨率成像,高分辨率相機(jī)視場較小。
經(jīng)分析,本次成像機(jī)會中,火衛(wèi)一幾乎占滿了高分辨率相機(jī)的視場。這意味著稍有偏差火衛(wèi)一便會偏出相機(jī)視場,這對火星環(huán)繞器姿態(tài)指向控制能力提出了極高的精度及穩(wěn)定度要求,也對成像任務(wù)策略準(zhǔn)確度提出極高要求。
因此,拍攝過程中,飛控團(tuán)隊和研制團(tuán)隊都做了充分準(zhǔn)備和精確計算。
“這相當(dāng)于攝影師扛著照相機(jī)一邊跑步,一邊給另一個高速運(yùn)動的物體拍照,而且相機(jī)的視場還很小,難度可想而知。”中國航天科技集團(tuán)八院天問一號火星環(huán)繞器副總師朱慶華介紹。
專家表示,處于快速飛行過程中的環(huán)繞器和火衛(wèi)一,在周期性的“相遇”時刻,即便將整個視場的中心完全對準(zhǔn)火衛(wèi)一,那么從火衛(wèi)一進(jìn)入視場到飛出視場也只有6秒左右的時間,如果環(huán)繞器角度稍有偏差,則有可能連火衛(wèi)一的身影都看不到。
為保證任務(wù)順利實施,研制團(tuán)隊針對高分辨率相機(jī)指向到平臺姿態(tài)控制量的轉(zhuǎn)換進(jìn)行了多方比對及逐個環(huán)節(jié)確認(rèn)。在任務(wù)實施過程中,火星環(huán)繞器首先完成姿態(tài)機(jī)動,將高分辨率相機(jī)光軸精準(zhǔn)瞄準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)域,靜候火衛(wèi)一飛越。在預(yù)期的飛越時間,火星環(huán)繞器利用高分辨率相機(jī)實施連續(xù)拍照。拍攝完畢后,火星環(huán)繞器進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整,恢復(fù)至巡航飛行姿態(tài),并將成像數(shù)據(jù)通過定向天線傳輸至地面。
“可以說,為了獲取這一瞬間的火衛(wèi)一影像,算得準(zhǔn)、指得穩(wěn)、控得住、拍得好,缺一不可?!敝鞈c華說。
持續(xù)開展全球遙感探測
自2020年7月23日成功發(fā)射入軌,天問一號火星環(huán)繞器完成202天4.75億公里的深空飛行,于2021年2月10日抵達(dá)火星,成功實施捕獲制動進(jìn)入環(huán)繞火星軌道。
在環(huán)火軌道上完成3個月的預(yù)選著陸區(qū)詳查探測后,火星環(huán)繞器于2021年5月15日完成降軌機(jī)動、器器分離,將著陸巡視器送入著陸火星軌道,隨后升軌至停泊軌道執(zhí)行著陸過程中繼通信任務(wù)。
完成著陸火星任務(wù)后,火星環(huán)繞器變軌至中繼軌道,開展火星車中繼通信任務(wù)。2021年11月8日,火星環(huán)繞器實施第五次近火制動,準(zhǔn)確進(jìn)入遙感使命軌道,開展全球遙感探測。2022年6月29日,火星環(huán)繞器獲取了火星全球中分辨率影像數(shù)據(jù),各科學(xué)載荷均實現(xiàn)了火星全球探測,完成既定科學(xué)探測任務(wù)。
目前,天問一號火星環(huán)繞器運(yùn)行在遙感使命軌道上,運(yùn)行穩(wěn)定、狀態(tài)良好。后續(xù),火星環(huán)繞器將繼續(xù)開展全球遙感探測,并將擇機(jī)開展拓展技術(shù)試驗,為相關(guān)任務(wù)開展先期技術(shù)驗證。(記者胡喆、宋晨)
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