天问一号探测器进入火星轨道

         VLBI中心的工作现场（中科院上海天文台供图） 新春将至，我国首次火星探测任务天问一号探测器在太空翱翔了半年多后，从离地球1.9亿公里之外送来了“新春礼物”——天问一号于2021年2月10日晚间顺利进入环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星，成功实现了“绕、着、巡”第一步“绕”的目标。 《中国科学报》记者从中科院上海天文台获悉，参与天问一号测轨的甚长基线干涉测量（VLBI）测轨分系统团队为了给天问一号的这份“厚礼”提供精准的“测轨”参数，他们自觉放弃了春节与家人团聚的计划。科研人员坚守岗位，以“孺子牛、拓荒牛、老黄牛“精神，默默耕耘在VLBI观测一线，迎接农历牛年的到来。 VLBI测轨分系统由北京站、上海站、昆明站和乌鲁木齐站以及位于中科院上海天文台的VLBI数据处理中心（VLBI中心）组成。这样一个网所构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多千米的巨大的综合口径射电望远镜，测角精度可以达到百分之几角秒。 尽管VLBI测轨分系统在我国探月工程中表现出色，但距离更加遥远的火星探测显然是一个更大的挑战。中科院上海天文台研究员洪晓瑜解释：“因为距离越远、信号传输时间越长、信号的衰减就越剧烈，所以要求VLBI测量精度更高。” “由于与地球的距离不同，指挥月球附近航天器，几乎是实时进行的；而要接收和发送来自火星附近的信号，一个来回就需要起码10多分钟的延时等待。如果VLBI系统测量月球误差是几十米，那么测量火星的误差就要放大到几十公里。” 在这半年多的时间里，天问一号探测器已经历经了3次轨道中途修正以及1次深空机动。洪晓瑜说：“通过修正，探测器能够沿着一条最省力的道路向火星飞行。” 为了满足天问一号的更高测定轨要求，2020年7月前，VLBI分系统团队完成了40多台套的软件和硬件的研发、测试和现场安装；持续开展了火星探测VLBI高精度测定轨技术研究和测试验证。这个超过130位技术人员的VLBI测轨分系统的科研团队，针对天问一号，成立了90多人的试验队，进行了乌鲁木齐、昆明、密云、天马测站和VLBI中心的巡检，开展质量自查并周密地制作了VLBI测轨分系统的实施方案，确保 VLBI的测量精度及执行任务的能力大幅提高。 中科院上海天文台研究员刘庆会告诉记者，自“天问一号”发射至今， VLBI分系统共进行了106次观测，VLBI时延测量精度0.1纳秒、时延率（指时延随着时间的变化）的测量误差不超过每秒0.3皮秒，均远优于技术指标要求。“2021年2月5日，天问一号进行了第4次中途修正。原本打算在2月9日进行第5次中途修正，但由于测量精度和控制精度都非常高，定位方向准确，第5次中途修正就无需进行了。” 近日，阿联酋、美国的火星探测器也都到达了火星附近，是否会对天问一号的测轨产生影响呢？对此，刘庆会自豪地说：”我们确实会同时收到好几个探测器的信号，不过由于天问一号的轨道预测精确，信标信号又比较强，我们不受干扰。“ 助力天问一号进入火星轨道之后，VLBI测轨分系统团队将在之后的三个月里，继续完成一系列任务。为天问一号进入停泊轨道、迎来着陆火星的“高光时刻”，保驾护航。

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2021/02/13