大家好，我是張宇，是北京航天飛行控制中心的一名科技工作者。 “天問一號”任務(wù)準(zhǔn)備接近五年了，為了完成今天的捕獲，從2月3號開始，我們就進(jìn)入了集中式的工作模式。一天24小時對探測器進(jìn)行跟蹤，保障探測器的穩(wěn)定運行。當(dāng)時“嫦娥五號”也是一天24小時，連續(xù)近一個月的工作，我們在心理和身體上都有一定的積累和準(zhǔn)備。我們這個任務(wù)的目標(biāo)就是要繞、落、巡，繞上火星只是第一步，后面我們還要著陸火星，對火星表面開展巡視探測，所以說我們后面還有很長的路要走。
能夠參與我們國家首次火星探測任務(wù)，本身就是一件很驕傲的事；同時也能在工作中探索太陽系、探索宇宙，為我國航天夢、強國夢貢獻(xiàn)自己的一份力量，也是很有意義的一件事。
在此次火星探測中我主要負(fù)責(zé)探測器軌道方面的工作。“天問一號”從2020年07月23日發(fā)射入軌，截至目前已在軌飛行約 200 多天，各系統(tǒng)運行狀態(tài)良好。探測器除了每日例行的測控跟蹤工作外，也進(jìn)行了一系列試驗。這些試驗一是驗證各系統(tǒng)的功能和性能，二是為環(huán)火飛行以及著陸巡視探測做準(zhǔn)備。
在太陽系中，以太陽為中心來看，地球軌道與火星軌道是不交會、沒有交點的，去往火星就是從地球軌道到達(dá)火星軌道。從一個天體的引力范圍到另一個天體的引力范圍叫轉(zhuǎn)移軌道。之前我國在探月工程中已經(jīng)實施驗證過這類軌道，在探月工程中，從地球軌道到月球軌道叫地月轉(zhuǎn)移軌道；從月球到地球叫月地轉(zhuǎn)移軌道；在此次火星探測中叫地火轉(zhuǎn)移軌道。這條路就好比一個人邁過一條壕溝，在探月中，這條壕溝要近一些；而在火星探測中，“天問一號”邁過的這條壕溝要遠(yuǎn)得多。
這條路是根據(jù)地球與火星公轉(zhuǎn)周期選擇的，地球公轉(zhuǎn)周期是一年，火星公轉(zhuǎn)周期約兩年。在這兩年內(nèi)，兩個天體就有一次交會的時間點，所以選擇在這個時間點附近發(fā)射可以實現(xiàn)從地球到達(dá)火星的時間最短、距離最短或者能量最省這幾種模式。在國際上通常采用能量最省的模式，這也是國際上兩年一次火星探測熱潮的由來。地火轉(zhuǎn)移軌道的專業(yè)術(shù)語就是“霍曼轉(zhuǎn)移軌道”，它是兩個不同高度的軌道間轉(zhuǎn)移常用的一種方式，其軌道特性是：近日點在地球公轉(zhuǎn)軌道上，遠(yuǎn)日點在火星公轉(zhuǎn)軌道上的橢圓軌道。這類軌道充分利用地球自身的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的速度，以犧牲時間為代價使得轉(zhuǎn)移所需能量最小。根據(jù)這個特性設(shè)計軌道，就是當(dāng)探測器從地球出發(fā)到達(dá)遠(yuǎn)日點時恰好或者超過火星公轉(zhuǎn)的軌道，如果計算好火星公轉(zhuǎn)的時間我們就能準(zhǔn)時準(zhǔn)點到達(dá)火星。
火星引力范圍是約58萬公里，被火星捕獲就是進(jìn)入火星引力范圍后在近火點實施近火捕獲制動控制，使探測器成為環(huán)繞火星飛行的一顆衛(wèi)星；如果不實施近火捕獲制動，由于探測器飛行速度過快則無法被火星引力拉住而飛走，無法成為環(huán)繞火星運行的衛(wèi)星。在近火點實施制動控制是能量最省的一種被火星捕獲的方式，否則需要的燃料需要增加很多?！疤靻栆惶枴北换鹦遣东@是技術(shù)風(fēng)險最高的環(huán)節(jié)之一，只有一次機會。這一次機會就是探測器與火星交會的時機，錯過這個時機就沒有再次交會的機會了，如果近火捕獲制動失敗探測器只能成為一顆環(huán)繞太陽飛行的人造行星。從地球出發(fā)飛行上億公里，為了確保捕獲制動的萬無一失，之前探測器與地面深空網(wǎng)均已進(jìn)行了充分的測試和驗證；同時，在接近火星時需確保探測器軌道預(yù)報計算和制動控制量準(zhǔn)確，才能保證在近火點實施制動捕獲控制，使“天問一號”成為環(huán)繞火星飛行的探測器，為后續(xù)試驗和探測奠定基礎(chǔ)。
“天問一號”是探火史上難度最高的一次任務(wù)，通過一次發(fā)射實現(xiàn)繞、落、巡的目標(biāo)，既要保證繞上火星，還要著陸火星并開展巡視探測；此前，國際上火星探測要么是環(huán)繞探測，要么是著陸巡視探測；探測火星同時實現(xiàn)這三個目標(biāo)，這在國際上是第一次；對我國而言，還是第一次自主探測就實現(xiàn)如此高的目標(biāo)。
中國的“天問一號”、美國的“毅力號”、阿聯(lián)酋的“希望號”三大火星探測器都在2月抵達(dá)火星，這是前所未有的?；鹦巧鲜欠裼兴?、有生命，是人類目前最關(guān)心的問題。由于火星與地球最為相似，所以探測火星生命的起源和演化，可以促進(jìn)對人類生命乃至太陽系的起源和演化的研究；以及了解人類在宇宙中的地位和最終的命運。大量跡象表明，火星以前很可能與目前的地球一樣，只是經(jīng)過幾十億年的演化才變成大氣層稀薄、溫度較低、水源枯竭的樣子；而另一顆離地球很近的行星——金星，正好與此相反。所以，不少天文學(xué)家推斷：火星是地球的未來，而金星是地球的過去。因此，深入探測火星對研究地球的演化，防止它變成人類難以生存的第二個火星具有促進(jìn)作用。
2020年，“天問一號”與我們攜手同行，帶著我們的航天夢飛向火星；2021年，我們將引領(lǐng)“天問一號”首次著陸地外行星，為實現(xiàn)強國夢不懈努力。
值此新春佳節(jié)來臨之際，由于“天問一號”剛到達(dá)并環(huán)繞火星，我們團(tuán)隊還有很多工作要做，還有很多同志工作在第一線。我謹(jǐn)代表我們團(tuán)隊向家人和全國人民拜年，感謝大家對“天問一號”火星探測的關(guān)注和支持。祝全國各族人民春節(jié)快樂、闔家幸福！
