從“天問”到“問天”。（視頻來源：中國航天科技集團(tuán)一院）
2022年7月23日是天問一號(hào)任務(wù)發(fā)射兩周年的日子，天問一號(hào)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(hào)運(yùn)行團(tuán)隊(duì)抓住環(huán)繞器與火衛(wèi)一距離較近的時(shí)機(jī)，利用高分辨率相機(jī)對(duì)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(gè)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(duì)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(hào)火星環(huán)繞器研制團(tuán)隊(duì)專家介紹，由于火衛(wèi)一的特殊性，世界上有多個(gè)國家實(shí)施或提出過火衛(wèi)一探測任務(wù)。本次火星環(huán)繞器對(duì)火衛(wèi)一探測是中國首次實(shí)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(yàn)。
圖為天問一號(hào)環(huán)繞器獲取的火衛(wèi)一高清影像。（國家天文臺(tái)供圖）
記錄一次6秒左右的“邂逅”
據(jù)了解，研制團(tuán)隊(duì)在對(duì)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(huì)。結(jié)合環(huán)繞器成像類科學(xué)載荷的能力，團(tuán)隊(duì)完成火衛(wèi)一成像探測任務(wù)的可行性評(píng)估，確認(rèn)采用高分辨率相機(jī)實(shí)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(shí)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(huì)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(huì)偏出相機(jī)視場，這對(duì)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(duì)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(duì)和研制團(tuán)隊(duì)都做了充分準(zhǔn)備和精確計(jì)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(gè)高速運(yùn)動(dòng)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(hào)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(shí)刻，即便將整個(gè)視場的中心完全對(duì)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(shí)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(shí)施，研制團(tuán)隊(duì)針對(duì)高分辨率相機(jī)指向到平臺(tái)姿態(tài)控制量的轉(zhuǎn)換進(jìn)行了多方比對(duì)及逐個(gè)環(huán)節(jié)確認(rèn)。在任務(wù)實(shí)施過程中，火星環(huán)繞器首先完成姿態(tài)機(jī)動(dòng)，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(shí)間，火星環(huán)繞器利用高分辨率相機(jī)實(shí)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。”朱慶華說。
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(hào)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(shí)施捕獲制動(dòng)進(jìn)入環(huán)繞火星軌道。
在環(huán)火軌道上完成3個(gè)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(dòng)、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(shí)施第五次近火制動(dòng)，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(shí)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(hào)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(yàn)，為相關(guān)任務(wù)開展先期技術(shù)驗(yàn)證。（記者 胡喆、宋晨）
（來源：新華社)
