探索浩渺太空 西安“金牌动力”助推天问一号精准奔向火星
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探索浩渺太空 西安“金牌动力”助推天问一号精准奔向火星

2020年10月12日 10:04:32
来源:西安日报

原标题:西安“金牌动力”助推天问一号精准奔向火星

本报讯(记者 关颖)2020年10月9日23时,由航天科技集团六院研制的天问一号火星探测器3000N主发动机,在距离地球2940万公里的浩渺太空,圆满完成480秒点火工作,顺利实现天问一号探测器深空机动,助推我国首个火星探测器更加精准地奔向火星。

这是继8月2日通过20秒点火工作,顺利完成天问一号第一次轨道中途修正后,3000N发动机的第二次点火。这次点火时间,是首次点火工作时间的24倍。工作时间更长,工作任务更加重要。据六院型号总设计师、11所副总师兰晓辉介绍,从发出点火指令,到480秒后正常关机,3000N发动机的表现堪称完美,各项性能参数与设计参数完美吻合,深空机动任务圆满完成。

兰晓辉说,3000N轨控发动机在此次天问一号火星探测任务中,扮演着极为重要的角色。无论是从“三环”转移到“四环”过程中的姿态修正,“四环”上的刹车制动,还是近火轨道的轨道调整3000N,发动机都会大显身手。此次3000N发动机通过480秒点火工作,既改变天问一号火星探测器当前轨道,使其进入到一条新的轨道,这一轨道,是一条能够准确地被火星捕获的与火星精准相交的轨道;同时,也验证了3000N的深空在轨性能。

为获得最优效果,天问一号的地火转移轨道不是从发射入轨后直接转移到火星的轨道,而是通过一次大的轨道调整,即深空机动,来奔向火星。相对于中途修正的细微调整,深空机动是一次控制量较大轨控动作,会对探测器的轨道倾角和大小进行调整,深空机动后探测器才是在真正意义上飞向火星,因此深空机动非常关键。

与前两次中途修正相比,此次发动机点火工作器距离地球更远,3000N发动机点火时间也更长,难度更大。主要表现在,深空机动时,天问一号距离地球已将近3000万公里,单程通信时延约80多秒,因此推进系统所有的动作都无法实时进行,都是不可逆的,必须确保万无一失。此外,深空机动点火时间较长,推进分系统点火前后参数变化较大,策略及处理不当会对推进系统造成不可逆的影响,因此深空机动对全新研制的环绕器推进系统而言难度非常大。

对此,六院推进分系统从研制之初就高度重视,策划了3000N发动机长程点火、裕度试车、推进系统长贮及多次启动试验、推进系冷流试验和推进系统热试车,对减压阀、单向阀、高压自锁阀、发动机等长贮启动特性进行了专项验证,对自主管理程序进行了多维度审查和系统性检验,并通过前两次中途获取的实际性能对飞行程序和参数设置进行了优化。

据六院型号总设计师、801所副总师刘锋介绍,在此次天问一号奔向火星长达4亿多公里的遥远征程中,除了3000N主发动机一共要进行6次点火工作之外,六院科研团队研制的25N、120N等多款发动机还将一起联合发力,通过即时的轨道控制与修正,助力天问一号在4个月后实现探测器的火星登陆。