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天问一号是中国行星探测任务中的首次火星探测任务,该名称源于屈原长诗《天问》,寓意探求科学真理征途漫漫,追求科技创新永无止境。2020年7月23日12时41分,中国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空,其任务目标是通过一次发射,实现火星环绕、着陆和巡视探测。 2021年2月15日,天问一号探测器成功实施捕获轨道远火点平面机动。

武器性能

  • 中文名:天问一号
  • 探测器类型:火星探测器
  • 运载火箭:长征五号遥四运载火箭
  • 研制单位:中国空间技术研究院
  • 发射地点:文昌航天发射场
  • 外文名:Tianwen 1
  • 探测器代号:TW-1/Huoxing-1/HX 1
  • 国家:中国
  • 总设计师:张荣桥
  • 发射时间:2020年7月23日12时41分
  • 目录

    发展沿革编辑本段

    历史背景

    中国萤火一号探测器
    2011年11月9日,中国研制的首个火星探测器“萤火一号”同俄罗斯“福布斯-土壤”号探测器于哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场搭乘俄运载火箭发射升空。然而由于搭载的俄罗斯“福布斯-土壤”火星探测器出现故障,“萤火一号”未能进入预定轨道,任务宣告失败。之后,随着中国大型运载火箭和深空探测网等瓶颈取得突破,中国规划自主发射火星探测器。

    《2016中国的航天》白皮书明确提出:实施中国首次火星探测任务,突破火星环绕、着陆、巡视探测等关键技术。计划2020年发射首颗火星探测器,实施环绕和巡视联合探测。开展火星采样返回、小行星探测、木星系及行星穿越探测等的方案深化论证和关键技术攻关,适时启动工程实施,研究太阳系起源与演化、地外生命信息探寻等重大科学问题。

    研制历程

    天问一号配备的火星车
    2016年1月,中国自主火星探测任务获得国家批准立项。任务要求通过一次发射任务实现火星环绕、着陆和巡视,对火星开展全球性、综合性的环绕探测,在火星表面开展区域巡视探测。计划于2020年7-8月间择机发射,2021年登陆火星。

    中国按计划推进火星探测工程,火星探测器和用于发射的长征五号运载火箭分别由中国航天科技集团有限公司五院和一院抓总研制。

    2020年4月,中国国家航天局明确计划通过长征五号遥四运载火箭发射“天问一号”探测器。天问一号由一部轨道飞行器和一辆火星车构成。天问一号火星探测任务要一次性完成“绕、落、巡”三大任务。

    2020年7月14日,火星探测器“天问一号”运抵文昌航天发射场。

    2020年7月22日,中国火星探测工程正式对外公布“中国首次火星探测任务天问一号1:1着陆平台和火星车”信息。

    2020年7月23日12时41分,长征五号遥四运载火箭将“天问一号”探测器发射升空,飞行2000多秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了中国自主开展行星探测的第一步。

    探测装备编辑本段

    探测器

    天问一号由环绕器、着陆器和巡视器组成,总重量达到5吨左右。

    各型设备

    天问一号探测器携带设备及功能:

    中、高分辨率相机,负责对火星表面成像,开展火星表面地形地貌和地质构造研究;

    火星磁强计后续主要负责探测火星空间磁场环境;

    火星矿物光谱分析仪则用来分析火星矿物组成与分布,研究火星整体化学成分与化学演化历史,分析火星资源与分布区等。

    天问一号及研发团队

    飞行历程编辑本段

    地月合影

    天问一号传回首张地月合影
    2020年7月27日,北京航天飞行控制中心飞控团队与中国空间技术研究院试验队密切配合,控制“天问一号”探测器在飞离地球约120万千米处回望地球,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。

    首次轨道修正

    2020年8月2日7时整,天问一号探测器3000牛发动机开机工作20秒,顺利完成第一次轨道中途修正,继续飞向火星。截至第一次轨道修正前,天问一号探测器各系统状态良好。

    天问一号轨道中途修正
    截至2020年8月19日23时20分,“天问一号”火星探测器距离地球约823万千米,环绕器上火星磁强计、矿物光谱分析仪、高分辨率相机、中分辨率相机等载荷依次完成自检,确认设备状态状态一切正常。

    截至2020年8月28日10时08分,“天问一号”探测器累计飞行里程达到1亿千米,探测器姿态稳定、能源平衡,多个载荷完成自检,确认设备状态正常,相关工作正按计划稳步推进。

    截至2020年9月18日8时30分,“天问一号”探测器飞行里程已达1.55亿千米,距离地球1800万千米。

    二次轨道修正

    2020年9月20日23时,在中国首次火星探测任务飞行控制团队操作下,天问一号探测器4台120N发动机同时点火工作20秒,顺利完成第二次轨道中途修正,并在轨验证了120N发动机实际性能。

    天问一号深空“自拍”
    截至2020年9月20日23时,天问一号已在轨飞行60天,距离地球约1900万千米,飞行里程约1.6亿千米,探测器各系统状态良好,地面测控通信各中心和台站跟踪正常。

    深空自拍

    2020年10月1日,国家航天局发布中国首次火星探测任务“天问一号”探测器飞行图像。

    截至2020年10月1日0时,探测器已飞行约1.88亿千米,距地球约2410万千米,飞行状态良好。

    深空机动

    2020年10月9日23时,在中国首次火星探测任务飞行控制团队控制下,天问一号探测器主发动机点火工作480余秒,顺利完成深空机动。天问一号探测器的飞行轨道变为能够准确被火星捕获的、与火星精确相交的轨道。截至该次深空机动前“天问一号”已飞行超过78天,距离地球超过2900万千米,探测器各系统状态良好。

    三次轨道修正

    2020年10月28日22时,在中国首次火星探测任务飞行控制团队控制下,天问一号探测器8台25N发动机同时点火工作,完成第三次轨道中途修正,并在轨标定了25N发动机的实际性能。该次轨道中途修正,是为了在深空机动后,对转移轨道再次进行微量调整,使火星探测器按照预定时间与火星交会。截至同日,天问一号已在轨飞行97天,距离地球约4400万千米,飞行路程约2.56亿千米,探测器各系统状态良好,地面测控通信各中心和台站跟踪正常。

    四次轨道修正

    2021年2月5日20时,首次火星探测任务天问一号探测器发动机点火工作,顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正,以确保按计划实施火星捕获,并传回首幅火星图像。

    飞行动态

    截至2020年11月17日凌晨,中国首次火星探测任务“天问一号”探测器已在轨飞行116天,飞行里程突破3亿千米,距离地球约6380万千米。探测器姿态稳定,能源平衡,部分分系统完成自检,各系统工作正常。

    截至2020年12月9日,“天问一号”已飞行了快3.5亿千米,对地球距离约9250万千米,对火星距离约1400万千米。中国航天科技集团五院“天问一号”火星探测器研制团队,以“天问一号”的口吻,写了首封“家书”。

    截至2020年12月14日,天问一号探测器已在轨飞行144天,飞行里程约3.6亿千米,距离地球超过1亿千米,距离火星约1200万千米,飞行状态良好。受天体运动规律影响,火星与地球距离在0.5亿千米至4亿多千米周期性变化。天问一号探测器到达火星附近时,距离地球约1.9亿千米。

    截至2021年1月3日6时,“天问一号”探测器已经在轨飞行163天,飞行里程突破4亿千米,距离地球约1.3亿千米,距离火星约830万千米。探测器姿态稳定,按计划将在2021年2月实施近火制动,进入环火轨道,准备着陆火星。

    截至2021年2月3日,“天问一号”探测器总飞行里程已超过4.5亿公里,距地球约1.7亿公里。

    近火制动

    2021年2月10日左右,天问一号探测器在临近火星后实施近火制动,俗称“刹车”减速,被火星捕获,进入环火轨道,成为火星的一颗卫星,为着陆火星作准备。

    2021年2月10日19时52分,中国首次火星探测任务天问一号探测器实施近火捕获制动,环绕器3000N轨控发动机点火工作约15分钟,探测器顺利进入近火点高度约400千米,周期约10个地球日,倾角约10º的大椭圆环火轨道,成为中国第一颗人造火星卫星,实现“绕、着、巡”第一步“绕”的目标,环绕火星获得成功。

    2021年2月12日,国家航天局发布中国首次火星探测任务天问一号探测器火星捕获过程影像。

    2021年2月13日,天问一号给地球写来家书,并计划于2021年2月15日进行远火点平面机动。

    2021年2月15日,天问一号探测器成功实施捕获轨道远火点平面机动。探测器上的3000牛发动机点火工作,将轨道调整为经过火星两极的环火轨道,并将近火点高度调整至约265公里。

    文化特色编辑本段

    工程标识

    中国行星探测工程“揽星九天”图形标识
    中国行星探测工程作为一个整体概念,以“揽星九天”作为工程的图形标识。太阳系八大行星依次排开,表达了宇宙的五彩缤纷,呈现科学发现的丰富多彩,饱含动感,气韵流动。开放的椭圆轨道整体倾斜向上,展示了独特字母“C”的形象,代表了中国行星探测“China”,体现着国际合作精神“Cooperation”,标志着深空探测进入太空能力-C3。这组意义深远的名称与图形标识将承载着中国人航天强国的梦想,为人类和平利用太空推动构建人类命运共同体贡献更多中国智慧、中国方案、中国力量,前往未至,发现未知。

    名称渊源

    天问一号的名称来源于中国古代爱国主义诗人屈原的长诗《天问》,表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着,体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承,寓意探求科学真理征途漫漫,追求科技不断创新永无止境。

    2020年12月16日,“天问一号”入选国家语言资源监测与研究中心发布的“2020年度中国媒体十大新词语”。

      “天问一号”任务模拟图

      正式命名

      自2016年8月23日开始,中国火星探测工程名称和图形标识面向全球征集,海内外各界踊跃参加,共收到提交工程名称及图形标识作品35912个。经过网络投票共收获各地有效投票3278962张。无数优秀创意作品共同塑造了人类对火星探测的美好愿景。

      2020年4月24日,中国行星探测任务被正式命名为“天问系列”,首次火星探测任务被命名为“天问一号”,后续行星任务依次编号。

      价值意义编辑本段

      天问一号火星探测器的成功发射、持续飞行以及后续的环绕、降落和巡视,表明深空探测是当今世界高科技中极具挑战性的领域之一,是众多高技术的高度综合,也是体现一个国家综合国力和创新能力的重要标志。中国开展并持续推进深空探测,对保障国家安全、促进科技进步、提升国家软实力以及提升国际影响力具有重要的意义。

      “探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是中国不懈追求的航天梦。”未来五年及今后一个时期,中国将坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展,为服务国家发展大局和增进人类福祉作出更大贡献。(《南京航空航天大学学报》、《2016中国的航天》白皮书 评)

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