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“祝融號”在火星工作100天,行駛里程突破1000米
據(jù)“我們的太空”微信公眾號23日消息,今天是“天問一號”遨游太空、追夢火星 13個(gè)月整 ,是“祝融號”火星車平安在火星度過 100天 的日子,也是行駛里程突破 1000米 的關(guān)鍵一天!
如今,已經(jīng)圓滿完成了既定使命的火星車,仍然堅(jiān)強(qiáng)地生存在那顆遙遠(yuǎn)的紅色星球上,一步步刷新著自己的新紀(jì)錄,創(chuàng)造著無限可能。
火星探測的每一步都有 北京航天飛行控制中心的火星團(tuán)隊(duì) 緊密相伴,讓我們通過他們的聲音,再一次認(rèn)識我國首次火星探測任務(wù),走近這個(gè)生活在“異星他球”的中國火星車。
“落!落!落!”
從去年夏天到今年春天,飛控團(tuán)隊(duì)陪伴“天問一號”走過了一年四季,漫長的旅途沒有模糊大家的目標(biāo),一切陪伴都是為了順利抵達(dá)、平穩(wěn)著陸,而在這一天到來之前,飛控團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了2個(gè)多月的鏖戰(zhàn)。
守護(hù)了10個(gè)月的國之重器降落之前, 務(wù)必要先了解目的地的環(huán)境,才敢放心將自己的寶貝送過去。
怎樣才能更穩(wěn)妥呢?當(dāng)然是要看了又看、反復(fù)確認(rèn),在停泊軌道上他們完成了4次軌道維持,對著目的地先來了2次試成像,又來了18次正式成像拍照。這還不夠安心,再加個(gè)3次備份成像才算踏實(shí)。這種精益求精、小心翼翼的態(tài)度像極了報(bào)志愿前反復(fù)考察學(xué)校的家長,不眠不休的工作時(shí)間里都是替未來精心策劃的體現(xiàn)。
高分成像探測為火星著陸提供了地形數(shù)據(jù)支撐,一個(gè)立體全面的模型得以建立。
確認(rèn)過客觀環(huán)境,他們還對探測器本體的各個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)備自檢,給火星車充電,通過星敏感器和慣性測量單元進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定,讓主角上場前保持一個(gè)良好的狀態(tài)。
5月14日,飛控團(tuán)隊(duì)早早進(jìn)入控制大廳,有條不紊地實(shí)施進(jìn)入、下降、著陸前最后的參數(shù)注入。
為確保兩器分離順利實(shí)施,在分離前環(huán)繞器需要降軌進(jìn)入分離軌道,在確認(rèn)一切正常后,才能發(fā)令允許兩器分離。
兩個(gè)操作中間只有3小時(shí),去掉遙測發(fā)令需要消耗的時(shí)間,留給判讀的時(shí)間只有2個(gè)小時(shí),大家要在短時(shí)間內(nèi)對器上狀態(tài)和控制效果做評估和決策,如果不具備分離條件,就要另做打算。
這是一場綜合技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與魄力的考驗(yàn)。
好在經(jīng)過狀態(tài)評估,一切正常,可以按計(jì)劃實(shí)施降軌。
控制開始,17分鐘的光行時(shí)每一秒對每一名團(tuán)隊(duì)人員來說都是煎熬,在他們的等待中,表示降軌完成的遙測終于到來,大家迅速點(diǎn)播了降軌期間的延時(shí)遙測數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)顯示過程一切順利,探測器工況正常,兩器分離可以按計(jì)劃實(shí)施。
分離的指令發(fā)出,分離程序按計(jì)劃實(shí)施,期間探測器沒有數(shù)據(jù)傳回地面,大家無從得知火星車的狀態(tài),留給駕駛員們的是徹夜焦急等待。
按照計(jì)劃,徹夜等待后,5月15日早上7時(shí),著陸巡視器將進(jìn)入火星大氣,就要面對令世界火星探測任務(wù)都生畏的 “恐怖9分鐘” ,在經(jīng)過減速、懸停避障和緩沖,才能順利抵達(dá)火星。
15日當(dāng)天,已經(jīng)熬了一夜的各崗位人員一掃困意,看著傳回的數(shù)據(jù)一點(diǎn)點(diǎn)印證內(nèi)心渴望已久的結(jié)果,明知不是實(shí)時(shí)結(jié)果,但現(xiàn)場指揮崗位的大家還是對著三維模擬的動(dòng)畫,不自覺地喊出了那個(gè)激動(dòng)人心的聲音—— “落!落!落!”
著陸成功了!
“首次留下中國人的印跡”
著陸當(dāng)天,習(xí)近平總書記致電祝賀:“你們勇于挑戰(zhàn)、追求卓越,使我國在行星探測領(lǐng)域進(jìn)入世界先進(jìn)行列,祖國和人民將永遠(yuǎn)銘記你們的卓越功勛!希望你們再接再厲,精心組織實(shí)施好火星巡視科學(xué)探測,堅(jiān)持科技自立自強(qiáng),精心推進(jìn)行星探測等航天重大工程,加快建設(shè)航天強(qiáng)國,為探索宇宙奧秘、促進(jìn)人類和平與發(fā)展的崇高事業(yè)作出新的更大貢獻(xiàn)!”
總書記的殷切囑托,給接力后續(xù)探測任務(wù)的火星車駕駛員們鼓足了勁,從這一天開始,就真正輪到火星車駕駛員們大干一場了。
怎樣把“祝融號”從著陸平臺上開到火星表面,是他們開啟火星漫游的首個(gè)問題。"
“祝融號”與地面?zhèn)鬏斝畔⒌姆绞椒譃?直接通信和通過環(huán)繞器轉(zhuǎn)發(fā) 兩種,其中,“祝融號”和環(huán)繞器的通信主要在火星夜晚的遠(yuǎn)火弧段和中午的近火弧段進(jìn)行,并且 隨 著地球和火星的時(shí)差積累,通信窗口會產(chǎn)生偏移。
這樣的 信息傳輸方式,使得大家無法實(shí)時(shí)觀測執(zhí)行效果,增加了飛控駕駛員對“祝融號”狀態(tài)判讀和行為控制的難度,要求他們在任務(wù)前充分考慮所有可 能。
大家經(jīng)過反復(fù)推敲和多次的研究討論后,對決策實(shí)施的流程和各項(xiàng)應(yīng)急分支做了完備的分析。
在駛離前,飛控駕駛員們操控“祝融號”實(shí)施頂部環(huán)拍,環(huán)顧四周,再次確認(rèn)了坡道展開方向,重構(gòu)了火面三維環(huán)境,這是第一次對火面環(huán)境的重構(gòu),也就是在“祝融號”腦海里構(gòu)建一個(gè)火星世界,同時(shí),大家還要對坡道角、坡道異面角和坡道展開的到位狀態(tài)再次進(jìn)行計(jì)算和確認(rèn)。
“祝融號”走到火星上需要像“走鋼絲”一樣通過轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu),大家可以理解為梯子,而梯子展開的坡道角度是否合適至關(guān)重要。其次,駕駛員們在這里還需要為火星車定下后續(xù)要走的路子,它即將要走的路長什么樣,會不會“硌腳”,有沒有“攔路虎”,是否影響后續(xù)規(guī)劃等等。
眾多問題在他們的反復(fù)檢查中確認(rèn),出發(fā)前,飛控駕駛員還對火星車進(jìn)行了自檢,評估了“祝融號”和環(huán)繞器的工況、車況和路況皆正常, 火星馳騁勢不可擋 。
駕駛員們規(guī)劃好近火UHF通信的工作,5月21日6時(shí)15分,駕駛員們向環(huán)繞器上注火星日工作,并成功轉(zhuǎn)發(fā)至火星車,在第8個(gè)火星日執(zhí)行前向駛離。
盡管一切正常,但為了應(yīng)對火星車故障,相應(yīng)的故障處置工作也必須規(guī)劃到位,一旦火星車工況異常,應(yīng)急處置就能及時(shí)到位,這些都是同步進(jìn)行了。
5月22日,火星車遙測和駛離過程避障相機(jī)圖像開始下傳。
北京中心的遙操作廳里十分安靜,駕駛員們注視著屏幕,隨著時(shí)間流逝,圖像數(shù)據(jù)下傳完畢,大家長舒一口氣, 穩(wěn)了!
前、后避障相機(jī)采集的20對圖像清晰地呈現(xiàn)在大家面前,火星車駛離的過程被記錄在這組圖像上。最后一張后避障相機(jī)圖像顯示,“祝融號”已成功駛離著陸平臺,穩(wěn)穩(wěn)地踏上火星表面, 中國印跡第一次被鐫刻在這顆紅色星球上!
“一切正常!”
“天問一號"奔火的300多天里,新聞媒體和大眾看到的“一切正?!北澈?,是北京航天飛行控制中心的飛控團(tuán)隊(duì)晝夜不停地跟蹤和監(jiān)視、發(fā)現(xiàn)和處置了一個(gè)又一個(gè)問題, 讓一個(gè)個(gè)“非?!弊兂伞俺!?。
第一次中途修正前,團(tuán)隊(duì)敏銳地發(fā)現(xiàn)“天問一號”的一個(gè)單機(jī)設(shè)備溫度偏高,而它又對火星車落火至關(guān)重要。
如何“精準(zhǔn)用藥”,將溫度控制在一個(gè)更合理的數(shù)值,大家做出了一個(gè)細(xì)致的規(guī)劃。
飛控團(tuán)隊(duì)依據(jù)太陽光照對整器的溫度的影響,控制“天問一號”進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整,以對太陽偏置一個(gè)小角度的方式飛行,避免陽光直射,一劑藥方下去,“天問一號”的單機(jī)溫度逐步降了下來,得以平穩(wěn)地向火飛行。
為了提高進(jìn)入下降著陸過程的可靠性,飛控團(tuán)隊(duì)組織制定了隆降控制提前1小時(shí)的實(shí)施方案,由進(jìn)入火星大氣前6小時(shí)提前至5小時(shí),增加了飛控決策判據(jù)及時(shí)問裕度。
他們制定了將環(huán)繞器升軌控制目標(biāo)由近火點(diǎn)265公里調(diào)整為440公里實(shí)施方案,讓地面與“天問一號”之間的通信覆蓋時(shí)間更長了,地面對落火情況的判斷也因此而變得更可靠了。
還調(diào)整了彈傘觸發(fā)參數(shù),優(yōu)化了彈傘開傘工作條件,根據(jù)著陸區(qū)成像結(jié)果制定了落火調(diào)整實(shí)施方案,不斷完善應(yīng)急預(yù)案,等等, 團(tuán)隊(duì)所做大量工作都是為了讓火星車著陸、駛離更安全可靠 。
在操控火星車成功駛離后,任務(wù)轉(zhuǎn)入巡視探測階段。
根據(jù)方案與飛行程序確定的實(shí)施流程,團(tuán)隊(duì)按 照“感知-探測-移動(dòng)”三個(gè) 火星日為一個(gè)周期的模式開展火面工作。 但工程總體提出 “高效移動(dòng)、高效探測” 的要求,決策火星 車按照“移動(dòng)-感知”一個(gè)火星日為周期實(shí)施探測。
有限的遙操作團(tuán)隊(duì)人員剛剛經(jīng)歷釋放分離階段的高強(qiáng)度工作節(jié)奏后,鞍馬未歇,再次轉(zhuǎn)入更高強(qiáng)度的工作, 原來三天流程下的22小時(shí)壓縮至8小時(shí) ,需要遙操作總體、規(guī)劃、圖像、定位、遙控、遙測等崗位高效協(xié)同、密切配合,與參試各系統(tǒng)再次投入到一場硬仗中。
為了跑得更快、走得更遠(yuǎn),火星車再次迎來移動(dòng)模式轉(zhuǎn)變。
火星車由“地面規(guī)劃盲走移動(dòng)”調(diào)整為“地面規(guī)劃盲走加器上自主避障移動(dòng)”,即由一步一動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐徊絻蓜?dòng),火星車單日移動(dòng)距離拓展至約20米,遙操作團(tuán)隊(duì)工作強(qiáng)度進(jìn)一步增大。
地火時(shí)差為每日因定的40分鐘飄逸式動(dòng)態(tài)時(shí)差,地面要操作團(tuán)隊(duì)需與火星車同步。按照火星時(shí)作息,看似不起眼的40分鐘,疊加起來對地面工作人員來說, 相當(dāng)于每15個(gè)火星日就要日夜顛倒 。
高效長距離移動(dòng)加上動(dòng)態(tài)的地火時(shí)差,對人員有限的火星車遙操作團(tuán)隊(duì)來說挑戰(zhàn)不可小覷,但在探索紅色星球的奧秘面前,他們沒有退縮,只為了守護(hù)好中國火星車, 用中國視角觀測更多宇宙美景,發(fā)現(xiàn)更多科學(xué)成果 。
工程目標(biāo)已達(dá)成,但探索火星的腳步不會停歇,追求卓越的生存目標(biāo)不會放松!
未來還會有幾個(gè)100天,我們不為“祝融號”設(shè)限,飛控團(tuán)隊(duì)期待著,努力著,也邀請你一起見證著!
(宋星光)
標(biāo)簽 祝融號- 原標(biāo)題:100天1000米,啟程新起點(diǎn)!
- 責(zé)任編輯: 張菁娟 
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