天问一号运行阶段示意图

东方网记者解敏2月24报道：北京时间今晨6时29分，火星探测任务“天问一号”探测器成功实施第三次近火制动，成功进入火星停泊轨道。探测器将在停泊轨道上运行约3个月，为择机着陆火星做好准备。

“天问一号”探测器自2020年7月23日成功发射以来，已在轨飞行215天，目前距离地球2.12亿千米。

什么是近火制动？

“天问一号”自发射以来已经经历了三次近火制动，什么是近火制动？为什么要多次制动？它对整个火星探测任务又意味着什么？

探测器制动俗称“刹车”，也就是减速。由于“天问一号”以椭圆形轨迹绕火星飞行，运行至离火星较近的一侧称为“近火点”，离火星较远的一侧则称为“远火点”。当运行到“近火点”时，探测器通过减速刹车来调整到不同的运行轨道，着陆前“天问一号”一共将进行五次近火制动。

此前“天问一号”在2月10日实施制动捕获，进入到环火轨道中；2月15日在远火点进行了一次平面机动，调整飞行的轨道倾角，使绕火星飞行的轨道从横着绕变为竖着绕，由于横着绕的时候看不到火星的“两级”，变为竖着绕后，将更有利于实现全球遥感成像任务。2月20日当“天问一号”再次回到近火点时，它再一次慢踩刹车，准备更换线路，迈入到停泊调相轨道，对轨道周期进行相应调整；今天已经是“天问一号”的第三次近火制动，“泊车”的过程可谓驾轻就熟，目前设备状态正常，各项飞控工作正常开展。

进入火星停泊轨道后，探测器才真正抵达合适的高度，“天问一号”将在停泊轨道上开展环绕探测工作，环绕器的7台载荷将全部开机，开始科学探测。载荷中的中分辨率相机、高分辨率相机、光谱仪等将对预选着陆区地形地貌、沙尘天气等进行远距离“调查”，并把危险点标记出来，为3个月后的择机着陆火星做好准备。

近火制动与近月制动有何不同？

此前我国已成功实施的探月任务中，嫦娥系列探测器均圆满完成了近月制动，积累了丰富经验。不过“天问一号”面临的近火制动，与“嫦娥姐妹”有所不同。最显著的区别是距离。地球与月球之间的平均距离约为38.44万千米，通信延时可以控制在1秒钟以内。而地球与火星的距离最远时达4亿千米，单向通信延时达到10分钟以上。这种情况下地面无法对探测器进行实时监控，需要提前上传指令，探测器的每一步动作都需要自主执行。

由于近火制动过程中会有很多不确定性，比如发动机推力可能存在细微偏差，飞行器的位置、速度、姿态等等，各种变数使得自主控制的复杂程度超乎想象。自主控制要大量依赖于测量手段，通过多种途径和不同手段，结合地面测量数据，判断测量结果是否精确。在执行指令时，也会通过传感器来反馈执行情况。当遇到意外情况，探测器也会自行判断，然后按照预案自行应对。

此外，重达5吨多的“天问一号”配备的是一台3000牛的发动机，而3.78吨重的嫦娥四号，主发动机推力达到7500牛。这是因为嫦娥四号的发动机要兼顾近月制动和月面着陆使用，因而需要较大推力。对于“天问一号”来说，则希望能把更多重量和空间留给载荷。设计人员在权衡后，在满足载荷的需要的基础上，通过延长制动点火时间来满足近火制动的要求。

“天问一号”后续还要迈过几道关？

后续“天问一号”还要迈过两道难关。第一道难关，要寻找一个非常好的小窗口，让它进入到火星大气并完成着陆。天问一号的首选着陆点位于火星乌托邦平原南端，计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆。由于火星大气的密度是地球大气的1%左右。“天问一号”在减速着陆过程中不仅要依靠大气减速、气动减速、降落伞减速，还要靠反推发动机减速，最后靠陆腿吸收火星表面着陆撞击的能量，这个过程非常难。

第二道难关，软着陆在火星表面后，“天问一号”还要把尚未命名的火星车释放到火星表面上，让它动起来，并开展探测。因为我国目前对火星表面的环境认知还相当少，要成功地让火星车上6个科学仪器顺利发挥作用，开展科学探测，这个过程难度也很大。