“胖五”再出征  “天问一号”火星探测器成功发射

　　通讯员 刘旭 视频

　　▲长征五号遥四火箭托举“天问一号”火星探测器发射升空瞬间 (图据人民日报微信公号)

　　2020年7月23日12时41分, 在海南文昌发射场，长征五号遥四火箭托举“天问一号”火星探测器发射升空。

　　据来自国家航天局的最新消息，7月23日12时41分，我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务天问一号探测器，火箭飞行约2167秒后，成功将探测器送入预定轨道。

　　这是人类航天史上的一次壮举，是中国行星探测的首飞之战，也是我国运载能力最大的火箭长征五号首次应用性飞行。

　　未来经过约7个月的在轨运行，“天问一号”探测器将着陆火星，一次实现对火星的环绕、着陆和巡视探测三大任务。

　　总部位于西安航天基地的航天科技集团六院，为长征五号遥四火箭和“天问一号”探测器，研制交付了78台各型发动机。可以说，始于地面发射，终于精准着陆，液体动力的贡献将贯穿全程。

　　要飞往火星 必须解决三个问题

　　飞往火星，并非像奔月那么“简单”。月球离地球为38万公里。而奔向火星，“天问一号”探测器的航行时间为7个多月，飞行距离约4亿公里，约是地月距离的1万余倍。

　　这么远的距离如何才能到达?据六院专家介绍，必须要解决三个问题。

　　首先，搭载探测器的火箭必须要达到第二宇宙速度11.2 Km/s，才能让探测器脱离地球引力，且不奔向其他天体。而我国运载“嫦娥”系列的火箭，可以使“嫦娥”飞行速度达到10.9 Km/s。这个速度已经快得有点不可思议了，却满足不了飞往“火星”这类行星探测的要求。就在这时，长征五号运载火箭出现了，圆满解决了这个问题。

　　第二，要解决地面与探测器的信号传输问题。由于信号强度与距离的平方成反比，距离越远信号越弱。所以在启动探火征程之前，我国率先开展了探月工程。针对超远距离的测控，我国已经建成深空测控站，并在嫦娥二号拓展任务中实现了超过1亿公里的测控。

　　第三，探测器必须要有一定自主性。在探火任务中，地火距离带来的信号延迟高达20分钟，地火对话一个来回要花费40分钟时间。探测器进入火星轨道和着陆的那段关键时间，只能依靠研究人员提前输入的数据，由探测器进行自主判断。在这段时间里，可能会发生很多意想不到的情况，推进分系统该如何提前防范这些问题呢?据了解，六院研制团队已为探测器推进分系统制定了多种故障预案和自主管理方案。探测器能否按照这些预案圆满完成落火与巡视任务，无疑是本次任务的看点与焦点之一。

　　六院78台发动机 为探火全程保驾护航

　　在长征五号遥四运载火箭上，配置了30台四型发动机，分别是8台120吨级液氧煤油发动机、2台50吨级氢氧发动机、2台9吨级膨胀循环发动机及18台作为辅助动力的姿控发动机。

　　在“天问一号”火星探测器上，着陆巡视器和环绕器的推进分系统共计有48台大大小小的发动机：

　　其中环绕器上共有21台发动机，分别是8台120N发动机、12台25N发动机和1台3000N发动机;

　　着陆巡视器推进分系统共有27台中室压发动机，分别为20台250N发动机、6台25N发动机和1台7500N发动机。

　　这78台大大小小的各型发动机就像宇宙马拉松接力赛的队员，一棒接着一棒，助力火箭升空、探测器进入地火转移轨道，进而实现精准着陆。

　　如果一切顺利，大概明年2月份就可以得知“天问一号”的好消息了。

　　发射历时2100秒 30台发动机送探测器入轨

　　六院液氧煤油发动机领域(系列)总师刘站国介绍，火箭发射阶段也是最重要、最艰难、最费劲的阶段。整个过程历时2100秒，期间环环相扣，节奏特别紧张。

　　火箭点火后，4个助推器中的8台120吨级液氧煤油发动机和芯一级火箭中的2台50吨级氢氧发动机同时起动，托举火箭从地面起飞。

　　工作到一定时间，助推器熄火分离，火箭芯一级动力独自承担起助跑任务。

　　当芯一级动力完成使命关机后，与火箭分离，助跑接力棒交到由2台9吨级膨胀循环发动机组成的二级动力手中，它们经过二次起动，将“天问一号”火星探测器送入地火转移轨道。

　　在这个过程中，18台辅助动力姿控发动机也将发挥各自的作用，保障火箭按照指定轨迹飞行。

　　当火箭完成使命，火星探测器进入地火转移轨道，发射阶段的任务就完成了。

　　随后，“天问一号”将经历地火转移、近火制动、环火飞行及火星着陆等一系列旅程。这期间，着陆巡视器和环绕器上配置的推进分系统，将分别为探测器提供既定任务所需的全部动力。

　　后续探火过程中，“天问一号”火星探测器将如何完成“绕、落、巡”三大任务，华商报将继续跟踪报道。

　　华商报记者 马虎振(航天科技集团六院供图)

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