大家看到的這個軌跡圖，是我國第一個火星探測器天問一號到達(dá)火星之后的軌道示意圖。臘月二十九，它成功被火星捕獲，開始繞火星飛行，飛行的方向也已經(jīng)通過一次平面機(jī)動從繞著火星的赤道飛變成了繞著火星的南北極飛。繞火星飛行，是我國第一次火星探測三步走任務(wù)“繞、著、巡”中的第一步，也是整個火星探測任務(wù)當(dāng)中技術(shù)風(fēng)險最高、技術(shù)難度最大的環(huán)節(jié)之一。2月5日，國家航天局公布了天問一號傳回的首幅火星高清照。2月12日，天問一號繞火星飛行的影像也首次展現(xiàn)在公眾面前。

火星是人類在太陽系中最近的鄰居之一，現(xiàn)在，它和地球之間的距離大約為2億公里。天問一號在經(jīng)歷近7個月的奔火旅程后，終于成功開始繞火星飛行。在它第一次繞火星飛行拍下的視頻中，火星大氣、火星表面的環(huán)形地貌清晰可見。

從2020年7月發(fā)射，天問一號飛行距離已經(jīng)超過了4.89億公里，漫漫星路，它一直以太陽為中心飛行，目標(biāo)就是在探測器到達(dá)火星軌道時，火星也剛好到達(dá)。從而實(shí)現(xiàn)被火星捕獲，成為圍繞火星飛行的一顆衛(wèi)星。

從飛行軌道調(diào)整到探測器姿態(tài)調(diào)整，再到相對火星減速，整個近火過程細(xì)節(jié)多、要求高，堪稱人類航天器探火的一個生死關(guān)口，也是完成后續(xù)任務(wù)重要的基礎(chǔ)。

為了完成近火制動，天問一號不僅跑得遠(yuǎn)，也是自主化程度最高的一個。為了確保自己在茫茫太空飛行時能準(zhǔn)確找到通往火星的出口，除了傳統(tǒng)的無線電通信導(dǎo)航以外，天問一號第一次用光學(xué)導(dǎo)航敏感器作為備份導(dǎo)航工具，這就是給探測器安上了一雙眼睛，能讓它自己判斷在太空里的位置。

2月10日，天問一號近火制動準(zhǔn)時開始。要讓天問一號順利被火星捕獲，15分鐘左右的時間內(nèi)，把探測器與火星的相對速度降低到可以被火星捕獲到范圍內(nèi)。根據(jù)之前的設(shè)計(jì)方案，完成這一任務(wù)的主角是就探測器上一臺3000N發(fā)動機(jī)，這是我國為了深空探測任務(wù)專門研制的發(fā)動機(jī)，近火制動過程中的點(diǎn)火，是它在天問一號任務(wù)中最重要的工作之一。

時延，是人類進(jìn)行深空探索面臨的共同難題。此前嫦娥探月時，時延只有一兩秒，感覺并不明顯，大多數(shù)時候地面還可以直接控制探測器的動作。但是，天問一號到達(dá)火星時，探測器發(fā)出的信號需要在宇宙空間里跑11分鐘左右才能到達(dá)地球，地面上的操控人員即使能實(shí)時作出判斷回復(fù)，到達(dá)探測器時又已經(jīng)過去了11分鐘，早就錯過了合適的動作時機(jī)，因此判斷動作時機(jī)到來時，天問一號需要自動執(zhí)行任務(wù)。

按照計(jì)劃，近火捕獲開始15分鐘后發(fā)動機(jī)點(diǎn)火就會結(jié)束，即使加上11分鐘的時延，26分鐘后地面就能接到第一批遙測數(shù)據(jù)確認(rèn)整個近火制動的情況。但是因?yàn)轱w行的軌道設(shè)計(jì)，發(fā)動機(jī)點(diǎn)火開始后沒多久，天問一號就飛到了火星的背面，稱為火星的“星掩區(qū)”。此時，火星的遮擋完全中斷了探測器和地球之間的通信。

2021年2月10日20時15分，火星遮擋收不到信號，此時，地面控制人員能做的只有一件事：等。這個時候探測器上一旦有任何問題，地面都一無所知，為了保證整個任務(wù)能順利完成，在研發(fā)過程中，僅僅(制動)捕獲這15分鐘的工作就設(shè)計(jì)了50多個故障預(yù)案。

2月10日，發(fā)動機(jī)點(diǎn)火幾十分鐘后，地面終于收到了來自天問一號的消息。成功被火星捕獲后，天問一號解鎖了新任務(wù)，接下來三個月，探測器在幾次變軌后就要開啟火星登陸準(zhǔn)備模式?；鹦翘綔y“繞、著、巡”三個任務(wù)聽起來似乎是依次完成，但要在2億公里外完成所有任務(wù)，許多動作都是相互交織，彼此關(guān)聯(lián)。比如飛行軌道的設(shè)計(jì)，必須兼顧不同任務(wù)的需求，近火制動時進(jìn)入“星掩區(qū)”就是這樣一個平衡的結(jié)果。

就在天問一號探測器一路奔火的途中。在地面，火星車1：1復(fù)制的試驗(yàn)車還在不停進(jìn)行地面驗(yàn)證，為著陸后可能遇到的情況做準(zhǔn)備。跟月球上的玉兔車相比，火星車即將開始的火星漫步，不光要面臨長時延帶來的操控難題，還要面對火星上復(fù)雜的氣候和地理環(huán)境。

2月15日，天問一號進(jìn)行了遠(yuǎn)火點(diǎn)平面機(jī)動，讓探測器的飛行從繞著火星的赤道變成繞著火星南北極，再經(jīng)過一次調(diào)整后將進(jìn)入停泊軌道。這幾次軌道的調(diào)整，就是為了讓天問一號親眼看一看之前選中的著陸點(diǎn)。

從發(fā)射后奔火到近火制動，這一路上，天問一號探測器并沒有全部開機(jī)，負(fù)責(zé)飛行和變軌的主要是環(huán)繞器，火星車和著陸平臺目前還在休眠中，何時將它們喚醒，讓它們開始工作，關(guān)鍵就要看接下來三個月環(huán)繞器工作的結(jié)果。

而對環(huán)繞器而言，完成著陸預(yù)報后，它的工作還遠(yuǎn)沒有結(jié)束。著陸巡視器如果能在火星表面正常開展工作，環(huán)繞器將為火星表面探測和地球的通信擔(dān)當(dāng)中繼衛(wèi)星，傳遞信號，而等到火星車三個月的工作計(jì)劃結(jié)束后，環(huán)繞器還將繼續(xù)長達(dá)一個火星年，相當(dāng)于兩個地球年的深度探測工作。

天問一號任務(wù)目標(biāo)是通過一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視探測，從而拉開我國行星探測帷幕。目前，天問一號已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“繞”這一目標(biāo)，成為火星的一顆人造衛(wèi)星，這看似簡單的任務(wù)卻大有玄機(jī)，也和整個火星探測任務(wù)環(huán)環(huán)相扣，不僅有精確到秒的計(jì)算，也有前后期任務(wù)的相互配合。更重要的是，這也意味著中國航天器完全具備了行星際空間旅行的能力，接下來，讓我們一起期待3個月后的火星著陸。

關(guān)鍵詞： 天問一號繞火之旅