守护“天问” 向“火”而行

  7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭在文昌航天发射场顺利升空。近日，广州日报全媒体记者从国家航天局获悉，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器目前飞行状态良好，能源平衡、工况正常，地面测控跟踪稳定，飞行控制和数据接收有序通畅，各项工作顺利开展。据介绍，探测器已脱离地球引力影响区域，进入行星际转移轨道，飞离地球超过150万公里。

  7月27日，北京航天飞行控制中心飞控团队与中国航天科技集团试验队控制“天问一号”探测器获取了地月合影；8月2日，飞控中心精准控制“天问一号”探测器顺利完成第一次轨道中途修正，位于北京北郊的北京航天飞行控制中心再次成为全世界关注的焦点。北京飞控中心首次火星探测任务型号副总师赵焕洲对广州日报全媒体记者介绍：“发射成功是一个完美的开局，后面还有漫长的探测器奔火飞行之路，包括火星轨道捕获、探测成像、着陆控制等，都由北京飞控中心接棒负责，全力以赴护送‘天问一号’抵达火星。”

  “天问一号”火星探测器发射入轨后，将要经历漫长的地火转移阶段才能到达火星的引力影响球。在这过程中，北京飞控中心要对探测器进行不间断测控，牵引其按照预定轨道运行，在多个关键时间节点进行轨道控制，保证“天问一号”能够在正确的时间顺利被火星捕获。

  7月27日，北京航天飞行控制中心飞控团队与中国航天科技集团试验队密切配合，控制“天问一号”在飞离地球约120万公里处回望地球，利用光学导航敏感器对地球、月球成像，获取了地月合影。在这幅黑白合影图像中，地球与月球一大一小，均呈新月状，在茫茫宇宙中相互守望。8月2日7时0分，在飞控中心的精准控制下，“天问一号”又顺利完成第一次轨道中途修正，继续沿着正确的路线飞向火星。

  作为我国首次火星探测任务型号副总师的赵焕洲2018年接到了“天问奔火”这一飞控任务，组建火星探测任务飞控团队后，2019年10月以及2020年2月至3月的任务准备阶段，飞控中心组织完成了内场遥操作联试、无线联试、深空接口联试和测控通信系统联调，一直在优化设计的具体方案和信息收发的正确性。“这次任务中，北京飞控中心担任指挥决策中心、控制计算中心、数据处理中心、信息交换中心和飞行器长期管理中心等职能。简单地说，从‘天问一号’起飞后的2167秒直到其寿命结束，所有的控制工作都由我们完成。”赵焕洲介绍道。

  “天问一号”面临的是100多倍于地月的距离，要在一次任务中实现“绕、着、巡”三个目标，跨越式突破注定会带来更多更新的难题，对北京飞控中心的任务型号团队来说，必须要攻克众多新变化和随之增加的应急处置难度等诸多挑战。

  硕士毕业于国防科工委指挥技术学院的赵焕洲已经在北京飞控中心工作了17年，从“神舟6号”到“神舟11号”，他都是一线任务骨干。

  关于任务中的技术难点，赵焕洲介绍：“首先，以前都是飞地球轨道，火星轨道我们没飞过，所以真实的情况总会和预案有一点出入，我们要做大量的研究工作；第二，因为探测器离地球很远，在几亿公里的量级上，即便是光速跑一个来回都要十几分钟，所以我们发一个指令上去，探测器收到指令就需要10分钟左右，然后它执行了再传回来又得10来分钟。在以往的月球探测中都是闭环控制，但现在这样的形式叫做‘开环控制’，这也是关键技术，我们前期对此进行了很多的研究、试算、和验证；第三，火星的下降着陆也是一个关键技术。火星有大气层，其热量的变化会引起风的流动，带来很复杂的力学模型。在这种情况下，想要安全地落下去，要经过精心的设计，评估火星大气的条件，并在探测器上增加一些应对大气层的减速效果，随后我们还需要在地面经过模拟仿真的实验，才能最后确定方案和实施程序；最后，我们还需要在火星上开启火星车进行巡视勘察，火星表面有风和扬尘，会把发电的太阳帆板蒙上一层土，降低发电能力。此外火星的地形比月面要崎岖多了，对司机的要求更高。并且由于离地球太远了，出现啥状况，我们在地面这边实时处置也来不及，所以每一步、每一个动作都要确保万无一失，不能有任何风险。”

  “从飞控实施本身来说，火星探测的难度要远高于载人航天。”赵焕洲介绍，在接下来七个月左右“天问奔火”的时间段里，难点首先在于“地火轨道”的飞行。“因为以前没有飞过，都是基于理论分析计算得出来的结论；而在地火转移过程中的关键节点的控制，比如在适当的时候，我们应该修正轨道偏差，让它能瞄得更准。另外，由于飞行时间非常长，探测器还要定期做‘状态巡检’，就跟人定期要进行体检一样，如果有问题，争取早发现、早解决。”

  “近地系统的航天飞行，问题能及时有效地发现、及时处置，而‘奔火’，最担心的就是在飞行控制的过程中出什么样的问题不能及时有效地发现，或者是不能及时预防而造成不好的结果。这方面，我们做了100种预案，发现各种情况要如何正确地处理，这些都要设计出来，并且在任务准备阶段要进行仿真、实算、验证等工作。所以要在任务准备阶段，把所有这些可能遇到的问题都要想到、想透，并且方案要做深做细。”

  赵焕洲1979年出生在吉林省梅河口市，从高中时就与航天结下了不解之缘。“我们那时的语文课本有一篇文章叫《飞向太平洋》，说中国发射卫星，从那时我就为我国的航天事业感到自豪；当时也从新闻里感受到航天的魅力，对航天事业特别向往。”硕士毕业后，赵焕洲来到北京飞控中心工作，作为一线骨干执行对次任务，这一干就是17年。

  “今年是火星探测的窗口期，我国航天事业在过去50多年里已经积累了雄厚的技术基础、专业队伍、基础设施等；在月球探测领域，过去十几年里我们也积累了大量的经验，应该说在行星表面的降落和巡视探测技术，我们是完全掌握的。所以，对火星一次实现‘绕、落、巡’，从可行性、技术基础、关键技术、飞控人才队伍等方面来看都是没问题的。”返回搜狐，查看更加多