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usdt官网下载(www.caibao.it):什么是火星捕捉制动?这脚“刹车”有多灾?解答来了

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2月10日晚间,我国首次火星探测义务“天问一号”探测器乐成实行近火制动,开启围绕火星之旅。此次“天问一号”火星捕捉制动的乐成,标志着我国首次火星探测义务“绕、落、巡”三大目的中的“围绕”目的顺遂杀青,为后续着陆、巡视义务的实行奠基了基础。

一分钟明白“天问一号”围绕火星。视频泉源:航天科技集团八院

什么是火星捕捉制动?

火星捕捉制动是指探测器在抵近火星时,通过主发动机长时间焚烧,使得在行星际空间高速航行的探测器大速率增量减速,从而能够被火星引力场捕捉,进入绕火轨道。作为火星探测义务中手艺风险最高、手艺难度最大的环节之一,制动捕捉的机会是唯一的,关系着整个工程义务的成败。

捕捉历程中,火星围绕器需要准确地举行焚烧制动,只有焚烧时机和时长都分秒不差,才气形成理想的目的捕捉轨道。

此次火星探测义务捕捉时,探测器的目的轨道距离火星最近处仅400千米,一不留神就会撞击火星或飞离火星。地面测控系统的深空测控网通过吸收探测器延续发射的高稳固度无线电信号,经由延续盘算获得高精度的轨道数据,从而确保探测器能够在预定时间、预定高度顺遂进入捕捉走廊,实行变轨动作。

在捕捉制动历程中,“天问一号”面临诸多挑战。由于捕捉制动时探测器距离地球1.92亿千米,单向通讯时延达到了10.7分钟,地面无法对整个历程举行实时监控,只能依赖探测器自主执行捕捉计谋。

自2020年7月23日发射以来,研制团队已延续开展202天在轨航行控制义务,完成四次中途修正和一次深空灵活,开展了种种自检和功效验证事情,对探测器的测控通讯能力、能源保障能力、自主管理能力等举行了测试,确保捕捉制动历程涉及的功效、性能获得充实磨练。

近火制动示意图。泉源:航天科技集团五院

这脚“火星刹车”,厉害!

制动捕捉,简朴来说就是通过发动机推力减速控制,来降低探测器的速率,使其能够被目的星体的引力所捕捉,这一动作也被形象地称为“踩刹车”。但到底若何“踩刹车”?面临这一难题,“天问一号”交出了一份高分答卷。

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开车的人都知道,在高速公路下匝道需要让车速降下来才气平安过弯。对于以28千米每秒高速靠近火星的探测器来说,要想被火星引力捕捉,也必须在“捕捉窗口”对应的轨道弧段,精准、自主、可靠地完成“刹车”。理论上,给探测器一个反向推力,即可把它的速率降下来。但在工程实现历程中,仍会遇到不少问题

火星探测器设置了1台3000牛的轨道控制发动机,举行引力捕捉时的制动减速控制。火星引力捕捉窗口有限,要求探测器在10分钟内将速率降低约1千米每秒。历程中,探测器必须完全依赖自己完成发动机焚烧和关机,战胜发动机焚烧时代的扰动,实现焚烧偏向和焚烧时长的正确控制。

“在失去地面实时测控的环境下,我们只有通过方案设计,充实思量发动机推力存在误差、探测器质心不停转变等情形,全自主执行正确轨道控制;再通过多因素组合的测试和仿真剖析,让控制方案加倍可靠。”中国航天科技集团八院围绕器副总设计师朱庆华说。

2020年7月23日,“天问一号”探测器发射升空。记者 郭程 摄

0.3%的影响也绝不忽视

在研制历程中,一次半物理仿真试验,探测器的捕捉制动精度与指标要求有了显著误差,这使得研制团队高度重要。设计方案已经思量了探测器燃料消耗引起的质量转变,也思量了推力偏向偏移造成的姿态滋扰等多种可能因素,为什么精度照样不够呢?

研制团队随即对捕捉制动这一历程再次举行深入剖析,终于发现,制动前的“沉底”时间过长,对捕捉控制的速率增量发生了约0.3%的影响。

专家先容,所谓“沉底”就是在主发动机推力减速前,先启动维持探测器姿态控制的小推力器事情,通过姿态控制推力器发生的加速率,使燃料集中到贮箱底部,便于主发动机事情。

研制团队迅速对这一历程举行正确量化剖析,将沉底事情历程的推力减小,并将沉底历程对速率增量的影响引入到主发动机关机时间的盘算中,通过方案优化和进一步仿真验证,捕捉制动精度有了显著提升。

为了确保这次要害“刹车”可靠完成,研制团队在四年攻关历程中,不停对方案举行优化完善。中国航天科技集团八院围绕器GNC分系统产物保证师刘宇说:“我们已运用自己的算法对一些着名的火星探测义务举行仿真,仿真效果与国际上宣布的数据异常吻合。”

现在,具备自主控制能力的火星探测器已乐成实行捕捉制动,让我们配合期待后续的探火新发现吧。

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