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”任務準備接近五年了，為了完成今天的捕獲，從2月3號開始，我們就進入了集中式的工作模式。一天24小時對探測器進行跟蹤，保障探測器的穩(wěn)定運行。當時“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備。我們這個任務的目標就是要繞、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，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責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移軌道；從月球到地球叫月地轉移軌道；在此次火星探測中叫地火轉移軌道。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得多。
這條路是根據(jù)地球與火星公轉周期選擇的，地球公轉周期是一年，火星公轉周期約兩年。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。地火轉移軌道的專業(yè)術語就是“霍曼轉移軌道”，它是兩個不同高度的軌道間轉移常用的一種方式，其軌道特性是：近日點在地球公轉軌道上，遠日點在火星公轉軌道上的橢圓軌道。這類軌道充分利用地球自身的自轉和公轉的速度，以犧牲時間為代價使得轉移所需能量最小。根據(jù)這個特性設計軌道，就是當探測器從地球出發(fā)到達遠日點時恰好或者超過火星公轉的軌道，如果計算好火星公轉的時間我們就能準時準點到達火星。
火星引力范圍是約58萬公里，被火星捕獲就是進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。“天問一號”被火星捕獲是技術風險最高的環(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報計算和制動控制量準確，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。
“天問一號”是探火史上難度最高的一次任務，通過一次發(fā)射實現(xiàn)繞、落、巡的目標，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，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。
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月抵達火星，這是前所未有的。火星上是否有水、有生命，是人類目前最關心的問題。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“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”剛到達并環(huán)繞火星，我們團隊還有很多工作要做，還有很多同志工作在第一線。我謹代表我們團隊向家人和全國人民拜年，感謝大家對“天問一號”火星探測的關注和支持。祝全國各族人民春節(jié)快樂、闔家幸福！
