航天六院3000N主發動機深空機動點火 助推天問一號精準奔向火星

2020-10-11 陝西二三裡

2020年10月9日23時，由航天科技集團六院研製的天問一號火星探測器3000N主發動機，在距離地球2940萬公裡的浩渺太空，圓滿完成480秒點火工作，順利實現天問一號探測器深空機動，助推我國首個火星探測器更加精準地奔向火星。

這是繼8月2日通過20秒點火工作，順利完成天問一號第一次軌道中途修正後，3000N發動機的第二次點火。這次點火時間，是首次點火工作時間的24倍，工作任務也更加重要。

探測器深空機動軌道示意圖

10月9日晚，正在北京飛控中心執行任務的六院型號總設計師、11所副總師蘭曉輝，一直奮戰在工作現場。他說，從發出點火指令，到480秒後正常關機，3000N發動機的表現堪稱完美，各項性能參數與設計參數完美吻合，深空機動任務圓滿完成。

蘭曉輝介紹，3000N軌控發動機在此次天問一號火星探測任務中，扮演著極為重要的角色。無論是從「三環」轉移到「四環」過程中的姿態修正，「四環」上的剎車制動，還是近火軌道的軌道調整，3000N發動機都會大顯身手。此次3000N發動機通過480秒點火工作，既改變天問一號火星探測器當前軌道，使其進入到一條新的軌道，這一軌道，是一條能夠準確地被火星捕獲的與火星精準相交的軌道;同時，也驗證了3000N的深空在軌性能。

六院型號總設計師、801所副總師劉鋒介紹，在此次天問一號奔向火星長達4億多公裡的遙遠徵程中，除了3000N主發動機一共要進行六次點火工作之外，由六院科研團隊研製的25N、120N等多款發動機還將一起聯合發力，通過即時的軌道控制與修正，助力天問一號在四個月後實現探測器的火星登陸。

蘭曉輝介紹，今年春節前夕，3000N發動機還將有一次更為重要更長時間的點火工作，這次點火將是近火軌道上的一次制動。天問一號探測器通過發動機的近火制動，可順利進入到火星軌道。期待3000N後續工作更加完美，助推天問一號實現我國首次探火任務的圓滿成功。

2020年10月9號23時許，天問一號探測器成功進行了對首次火星探測任務而言非常關鍵的深空機動，航天科技集團六院研製團隊研製的環繞器推進分系統表現完美。本次深空機動採用環繞器推進分系統的3000N發動機一次點火480秒進行軌道機動，採用120N和25N推力器進行推進劑沉底和姿態控制，環繞器推進分系統配套的60餘臺單機緊密協作，所有單機均工作正常、接口協調、參數匹配，滿足任務要求，參數精度優於預期。

為獲得最優效果，天問一號的地火轉移軌道不是從發射入軌後直接轉移到火星的軌道，而是通過一次大的軌道調整，即深空機動，來奔向火星。相對於中途修正的細微調整，深空機動是一次控制量較大軌控動作，會對探測器的軌道傾角和大小進行調整，深空機動後探測器才是在真正意義上飛向火星，因此深空機動非常關鍵。

與前兩次中途修正相比，此次發動機點火工作器地距離更遠，3000N發動機點火時間也更長，難度更大。主要表現在深空機動時天問一號距離地球已將近3000萬公裡，單程通訊時延約80多秒，因此推進系統所有的動作都無法實時進行，都是不可逆的，必須提前設置並確認好推進系統狀態，相關的自主程序必須考慮周全、驗證充分，必須確保萬無一失，此外，深空機動點火時間較長，推進分系統點火前後參數變化較大，策略及處理不當會對推進系統造成不可逆的影響，因此深空機動對全新研製的環繞器推進系統而言難度非常大。

對此，六院推進分系統從研製之初就高度重視，策劃了3000N發動機長程點火、裕度試車、推進系統長貯及多次啟動試驗、推進系冷流試驗和推進系統熱試車，對減壓閥、單向閥、高壓自鎖閥、發動機等長貯啟動特性進行了專項驗證，對自主管理程序進行了多維度審查和系統性驗，並通過前兩次中途獲取的實際性能對飛行程序和參數設置進行了優化。

通過本次深空機動，探測器獲得了預期的速度增量。環繞器推進分系統作為探測器的關鍵分系統之一，為深空機動的順利完成作出了突出貢獻。本次深空機動全面檢驗了推進分系統的性能，也驗證了環繞器推進分系統的工作可靠性，為後續近火捕獲任務奠定了重要基礎。

發射至今78天來，六院天問一號推進分系統參研參試人員始終如履薄冰、兢兢業業、仔細研判飛行數據、持續完善細化各項預案，克服重重困難，確保了本次深空機動任務順利實施。

華商報記者 馬虎振 通訊員 張美書李和軍/文 (中國航天科技集團六院供圖)

來源：華商網-華商報

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