從“天問”到“問天”。（視頻來源：中國航天科技集團一院）

2022年7月23日是天問一號任務發(fā)射兩周年的日子，天問一號火星環(huán)繞器傳回火衛(wèi)一影像。

【資料圖】

據(jù)國家航天局最新消息，近期，天問一號運行團隊抓住環(huán)繞器與火衛(wèi)一距離較近的時機，利用高分辨率相機對火衛(wèi)一成像，獲得了“滿月”狀態(tài)的清晰影像。

火衛(wèi)一、火衛(wèi)二是火星的兩顆天然衛(wèi)星，火衛(wèi)一是其中個頭較大的，它外形不規(guī)則、沒有大氣，是太陽系中距離主星最近的一顆衛(wèi)星。科學界對于火衛(wèi)一的起源存在爭議，有些科學家認為，火衛(wèi)一可能是一顆被火星引力捕獲的小行星。

中國航天科技集團八院天問一號火星環(huán)繞器研制團隊專家介紹，由于火衛(wèi)一的特殊性，世界上有多個國家實施或提出過火衛(wèi)一探測任務。本次火星環(huán)繞器對火衛(wèi)一探測是中國首次實施火衛(wèi)一成像探測，首次近距離獲取了火衛(wèi)一的一手科學數(shù)據(jù)，為科學家開展火衛(wèi)一地形地貌、運行規(guī)律等研究提供了珍貴數(shù)據(jù)，為我國行星探測工程積累了寶貴經(jīng)驗。

圖為天問一號環(huán)繞器獲取的火衛(wèi)一高清影像。（國家天文臺供圖）

據(jù)了解，研制團隊在對火星環(huán)繞器飛行軌道與火衛(wèi)一飛行軌道進行研究分析后，發(fā)現(xiàn)火星環(huán)繞器存在多次飛越火衛(wèi)一的機會。結(jié)合環(huán)繞器成像類科學載荷的能力，團隊完成火衛(wèi)一成像探測任務的可行性評估，確認采用高分辨率相機實施成像探測。受限于光學成像系統(tǒng)分辨率與視場的約束，為了實現(xiàn)高分辨率成像，高分辨率相機視場較小。

經(jīng)分析，本次成像機會中，火衛(wèi)一幾乎占滿了高分辨率相機的視場。這意味著稍有偏差火衛(wèi)一便會偏出相機視場，這對火星環(huán)繞器姿態(tài)指向控制能力提出了極高的精度及穩(wěn)定度要求，也對成像任務策略準確度提出極高要求。

因此，拍攝過程中，飛控團隊和研制團隊都做了充分準備和精確計算。

“這相當于攝影師扛著照相機一邊跑步，一邊給另一個高速運動的物體拍照，而且相機的視場還很小，難度可想而知。”中國航天科技集團八院天問一號火星環(huán)繞器副總師朱慶華介紹。

專家表示，處于快速飛行過程中的環(huán)繞器和火衛(wèi)一，在周期性的“相遇”時刻，即便將整個視場的中心完全對準火衛(wèi)一，那么從火衛(wèi)一進入視場到飛出視場也只有6秒左右的時間，如果環(huán)繞器角度稍有偏差，則有可能連火衛(wèi)一的身影都看不到。

為保證任務順利實施，研制團隊針對高分辨率相機指向到平臺姿態(tài)控制量的轉(zhuǎn)換進行了多方比對及逐個環(huán)節(jié)確認。在任務實施過程中，火星環(huán)繞器首先完成姿態(tài)機動，將高分辨率相機光軸精準瞄準目標區(qū)域，靜候火衛(wèi)一飛越。在預期的飛越時間，火星環(huán)繞器利用高分辨率相機實施連續(xù)拍照。拍攝完畢后，火星環(huán)繞器進行姿態(tài)調(diào)整，恢復至巡航飛行姿態(tài)，并將成像數(shù)據(jù)通過定向天線傳輸至地面。

“可以說，為了獲取這一瞬間的火衛(wèi)一影像，算得準、指得穩(wěn)、控得住、拍得好，缺一不可。”朱慶華說。

自2020年7月23日成功發(fā)射入軌，天問一號火星環(huán)繞器完成202天4.75億公里的深空飛行，于2021年2月10日抵達火星，成功實施捕獲制動進入環(huán)繞火星軌道。

在環(huán)火軌道上完成3個月的預選著陸區(qū)詳查探測后，火星環(huán)繞器于2021年5月15日完成降軌機動、器器分離，將著陸巡視器送入著陸火星軌道，隨后升軌至停泊軌道執(zhí)行著陸過程中繼通信任務。

完成著陸火星任務后，火星環(huán)繞器變軌至中繼軌道，開展火星車中繼通信任務。2021年11月8日，火星環(huán)繞器實施第五次近火制動，準確進入遙感使命軌道，開展全球遙感探測。2022年6月29日，火星環(huán)繞器獲取了火星全球中分辨率影像數(shù)據(jù)，各科學載荷均實現(xiàn)了火星全球探測，完成既定科學探測任務。

目前，天問一號火星環(huán)繞器運行在遙感使命軌道上，運行穩(wěn)定、狀態(tài)良好。后續(xù)，火星環(huán)繞器將繼續(xù)開展全球遙感探測，并將擇機開展拓展技術試驗，為相關任務開展先期技術驗證。（記者胡喆、宋晨）

關鍵詞： 高分辨率 中國航天