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“天問一號(hào)”剛剛成功“剎車”，被火星捕獲。

2月10日19時(shí)52分，中國首次火星探測任務(wù)天問一號(hào)探測器實(shí)施近火捕獲制動(dòng)，環(huán)繞器3000N軌控發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作約15分鐘，探測器順利進(jìn)入近火點(diǎn)高度約400千米，周期約10個(gè)地球日，傾角約10o的大橢圓環(huán)火軌道，成為我國第一顆人造火星衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”第一步“繞”的目標(biāo)，環(huán)繞火星獲得成功。后續(xù)，天問一號(hào)探測器還將經(jīng)過多次軌道調(diào)整，進(jìn)入火星停泊軌道，開展預(yù)選著陸區(qū)探測，計(jì)劃于2021年5月至6月?lián)駲C(jī)實(shí)施火星著陸，開展巡視探測。

“火星制動(dòng)捕獲”是指探測器在抵近火星時(shí)，通過主發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間點(diǎn)火，使得在行星際空間高速飛行的探測器大速度增量減速，從而能夠被火星引力場捕獲，進(jìn)入繞火軌道?！盎鹦侵苿?dòng)捕獲”也是整個(gè)探測任務(wù)中技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)最高、難度最大的環(huán)節(jié)之一。制動(dòng)捕獲的機(jī)會(huì)有且僅有一次，關(guān)系著整個(gè)工程任務(wù)的成敗。

圖片來源：中國探月工程微信號(hào)

自去年7月23日成功發(fā)射以來，天問一號(hào)探測器已累計(jì)飛行202天，完成1次深空機(jī)動(dòng)和4次中途修正，抵達(dá)火星時(shí)探測器飛行里程約4.75億千米，距離地球約1.92億千米。其中，甚長基線干涉測量（VLBI）測軌分系統(tǒng)參與了對(duì)“天問一號(hào)”的測定軌工作。VLBI也是“天問一號(hào)”在各個(gè)測控段精密測定軌必不可少的手段，特別是在巡航段、火星捕獲段、著陸降落段、科學(xué)探測段等關(guān)鍵弧段發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。今年春節(jié)，為了給“天問一號(hào)”測軌提供精準(zhǔn)參數(shù)，VLBI團(tuán)隊(duì)中約90名科研人員集體放棄回家，陪火星一起過年。

隨著“天問一號(hào)”成功剎車并被捕獲，VLBI測軌分系統(tǒng)也到了任務(wù)最關(guān)鍵的時(shí)刻。

“2月1日到28日的測控弧段很重要，要保證每天觀測，支持‘天問一號(hào)’探測器完成1次平面機(jī)動(dòng)以及3次近火制動(dòng)等動(dòng)作。”上海天文臺(tái)研究員劉慶會(huì)對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者介紹，自“天問一號(hào)”發(fā)射至今，VLBI分系統(tǒng)共進(jìn)行了106次觀測，而他參加了其中的104次值班。

2月9日晚，阿聯(lián)酋的火星探測器“希望號(hào)”首次確認(rèn)成功進(jìn)入火星軌道。那么，國外的火星探測器的信號(hào)會(huì)對(duì)天問一號(hào)的信號(hào)接收和處理產(chǎn)生干擾嗎？

劉慶會(huì)說，由于“天問一號(hào)”發(fā)出的信號(hào)還是比較強(qiáng)，另外接收信號(hào)的帶寬可調(diào)節(jié)，避免其它探測器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)入我們的接收頻段。因此被國外火星探測器信號(hào)干擾的可能性很小。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月9日，阿聯(lián)酋“希望號(hào)”火星任務(wù)團(tuán)隊(duì)召開新聞發(fā)布會(huì)宣布，經(jīng)過了4億多公里的漫長旅程，“希望號(hào)”火星探測器成功進(jìn)入環(huán)火星軌道。

劉慶會(huì)進(jìn)一步解釋，VLBI相關(guān)處理包括相關(guān)處理和積分處理，相關(guān)處理是為了求相位差，積分處理是為了將信號(hào)相加，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的增強(qiáng)。大家不難發(fā)現(xiàn)，核心要相位對(duì)齊，精確求解出相位差。而相位差的精確求解需要精確地知道探測器的軌道。

“由于中國和外國的探測器的軌道不同，我們能精確地知道探測器的軌道，能保證中國探測器的相關(guān)處理和積分處理準(zhǔn)確后，中國探測器的信號(hào)增強(qiáng)。而針對(duì)別國探測器就未能做好準(zhǔn)確地相關(guān)處理和積分處理，信號(hào)減弱。兩者相對(duì)比，自然就突出了中國探測器的信號(hào)了?！眲c會(huì)說。

來源：上海天文臺(tái)

為了滿足“天問一號(hào)”的測定軌要求，2020年7月前，VLBI分系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)完成了40多臺(tái)套的軟件和硬件的研發(fā)、測試和現(xiàn)場安裝；開展了火星探測VLBI高精度測定軌技術(shù)研究和測試驗(yàn)證。該團(tuán)隊(duì)成立了90多人的試驗(yàn)隊(duì)，進(jìn)行了烏魯木齊、昆明、密云、天馬測站和VLBI中心的巡檢，開展質(zhì)量自查等，制作了VLBI測軌分系統(tǒng)的實(shí)施方案。

劉慶會(huì)說，隨著“天問一號(hào)”奔向火星的足跡，團(tuán)隊(duì)的觀測時(shí)間每天都會(huì)有變化，從啟程時(shí)的下半夜至次日上午，逐漸前移到現(xiàn)在的每天中午12點(diǎn)到午夜零點(diǎn)。而在三個(gè)月后，“天問一號(hào)”將進(jìn)入著陸火星的最關(guān)鍵時(shí)刻。

（作者 金葉子）