北京航天飛行控制中心火星探測任務型號團隊副總師趙煥洲 七個多月守護天問 向「火」而行

7月23日12時41分，長徵五號遙四運載火箭在文昌航天發射場順利升空，廣州日報全媒體記者從國家航天局獲悉，我國首次火星探測任務天問一號探測器目前飛行狀態良好，能源平衡、工況正常，地面測控跟蹤穩定，飛行控制和數據接收有序通暢，各項工作順利開展。探測器已脫離地球引力影響範圍，進入行星際轉移軌道，飛離地球超過150萬公裡。

7月27日，北京航天飛行控制中心飛控團隊與中國航天科技集團試驗隊控制天問一號探測器獲取了地月合影；8月2日，飛控中心精準控制天問一號探測器順利完成第一次軌道中途修正，位於北京北郊的北京航天飛行控制中心，再次成為全世界關注的焦點。飛控中心首次火星探測任務型號副總師趙煥洲對廣州日報全媒體記者介紹說，「發射成功是一個完美的開局，後面還有漫長的探測器奔火飛行之路，包括火星軌道捕獲、探測成像、著陸控制等，都由北京飛控中心接棒負責，全力以赴護送天問一號抵達火星。」

北京航天飛行控制中心火星探測任務型號團隊副總師趙煥洲

首次操控獲取地月合影 順利完成第一次軌道修正

中國首次火星探測任務將實現火星環繞和著陸巡視，對火星開展全球性、綜合性的環繞探測，並在火星表面開展區域巡視探測。天問一號火星探測器發射入軌後，將要經歷漫長的地火轉移階段才能到達火星的引力影響球。在這一過程中，北京航天飛行控制中心要對探測器進行不間斷測控，牽引其按照預定軌道運行，在多個關鍵時間節點進行軌道控制，保證天問一號火星探測器能夠在正確的時間順利被火星捕獲。

7月27日，北京航天飛行控制中心飛控團隊與中國航天科技集團試驗隊密切配合，控制天問一號探測器在飛離地球約120萬公裡處回望地球，利用光學導航敏感器對地球、月球成像，獲取了地月合影。在這幅黑白合影圖像中，地球與月球一大一小，均呈新月狀，在茫茫宇宙中相互守望。8月2日7時0分，在飛控中心的精準控制下，天問一號又順利完成第一次軌道中途修正，繼續沿著正確的路線飛向火星。

飛控中心首次火星探測任務型號副總師趙煥洲2018年接到了「天問奔火」的飛控任務，組建火星探測任務飛控團隊後，2019年10月和2020年2月至3月的任務準備階段，飛控中心組織完成了內場遙操作聯試、無線聯試、深空接口聯試和測控通信系統聯調，不斷優化設計方案和信息收發的正確性。「這次任務中，北京航天飛行控制中心擔任指揮決策中心、控制計算中心、數據處理中心、信息交換中心和飛行器長期管理中心的職能。探測器的引導、控制、地火轉移軌道控制，火星環繞捕獲控制，火面遙操作控制和環繞器運行管理等，簡單地說，從天問一號起飛後的2167秒，到壽命結束，所有的控制工作都由我們完成。」趙煥洲對記者介紹說。

北京航天飛行控制中心火星探測任務型號團隊副總師趙煥洲在工作中

距離遙遠難以實時操控 「每個動作都要萬無一失」

「天問一號」面臨的是100多倍於地月的距離，一次任務實現「繞、著、巡」的三個目標，跨越式突破註定會帶來更多更新的難題，對北京航天飛行控制中心的任務型號團隊來說，必須要攻克眾多新變化和隨之而增加的應急處置難度等諸多挑戰。

碩士畢業於國防科工委指揮技術學院的趙煥洲已經在北京飛控中心工作了17年，從神州6號到神舟11號，趙煥洲都是一線的任務骨幹。談起這次的任務，趙煥洲說：「以前我們多次發射過月球探測器，但是月球畢竟不是深空，很多情況還比較熟悉，相關的經驗我們也積累的比較充分，所以基本上發射月球任務我們都是有百分百的信心的，火星雖然我們準備很充分，也有百分百的信心，但是對於過程中的一些具體的情況，我們還是沒有經驗，畢竟在中國是第一次。」

「以前都是飛地球軌道，火星軌道我們沒飛過，所以如何測定軌道、進行預報、控制、計算等，實際情況總會和預案會有一點出入，所以這方面就是我們要做大量的研究工作，這是第一個難點。第二，因為探測器離地球很遠，在幾億公裡的量級上，這個量級，光速跑一個來回都要十幾分鐘，所以我們發一個指令上去（電磁波就是光速），探測器收到指令就需要10分鐘左右，然後它執行了再傳回來又得10來分鐘。在以往的月球探測中都是閉環控制，但現在這種方式叫做 『開環控制』，這也是關鍵技術，所以我們前期對此也進行了很多的研究、試算、驗證等工作。」

「第三，火星的下降著陸也是一個關鍵技術。月球沒有大氣層，沒有風，從空中往下落的時候，打開減速發動機，一點點慢慢往下落就行了。但火星有大氣層，熱量的變化會引起風的流動，帶來很複雜的力學模型。在這種情況下，想要安全地落下去，要經過精心的設計，評估火星大氣的條件，並在探測器本身的設計上增加一些應對大氣層的減速效果，設計出來後，我們還要在地面經過模擬仿真的實驗驗證，才能最後確定方案和實施程序。

最後，我們還要在火星上開啟火星車進行巡視勘察，到處走一走。火星表面有風和揚塵，會把發電的太陽帆板蒙上一層土，降低發電能力。這是在火星表面進行巡視探測的一個難點。另外，火星的地形比月面要崎嶇多了，石塊也多，有硬的有軟的，像咱們開車一樣：路況複雜，對駕駛員的要求就高。並且由於離地球太遠了，出現什麼情況，我們在地面飛控中心這邊實時處置也來不及，所以就是每一步、每一個動作都要確保萬無一失，不能有任何風險，因為實時處置來不及。」

北京飛控中心工作人員

「火星探測的難度要遠遠高於載人航天」

「從飛控實施本身來說，火星探測的難度要遠遠高於載人航天。」趙煥洲介紹說，在接下來七個月左右「天問奔火」的時間段裡，首先的難點在於「地火軌道」的飛行。「因為以前沒有飛過，沒有任務樣本，都是基於理論分析計算得出來的一些結論。雖然國外都有成功的經驗，但畢竟是別人的經驗，自己沒有做過，就只能說大概知道會碰到什麼情況。地火轉移過程中的關鍵節點的控制，比如在適當的時候，我們需要進行一個控制，修正軌道偏差，讓它能瞄得更準。另外，由於飛行時間很長，探測器還要定期做一些『狀態巡檢』，就跟咱們人定期要進行體檢一樣，如果有問題，爭取早發現、早解決。」

「近地系統的航天飛行，問題可以及時發現、及時處置，而『奔火』，最擔心的就是在飛行控制的過程中出什麼問題不能及時發現，或者更準確地說是不能及時預防而造成不好的結果。這方面，我們做了100種預案，就是發現各種各樣的情況要怎麼處理，這些都要設計出來，並且在任務準備階段要進行仿真、實算、驗證等工作。所以要在任務準備階段，把所有的這些可能遇到的問題都要想到、想透，並且方案要做深做細。」

從高考學霸到航天一線骨幹 「為我國航天事業感到自豪」

趙煥洲1979年出生在吉林省梅河口市，從考高中的時候起，就與航天結下了不解之緣。「我記得當年中考的考題裡就有我國要開始載人航天等的內容，我們那時候的語文課本，還有一篇文章叫《飛向太平洋》，說中國發射衛星，我就覺得航天很好。當時也從電視新聞裡感受到，我就一直對航天特別嚮往，覺得特別高大上。」

趙煥洲在當地重點高中就讀，1998年高考，吉林省的重點線是540多分，趙煥洲考了620多分，是名副其實的「學霸」。碩士畢業後，趙煥洲就來到北京飛控中心工作，從神舟六號到神舟十一號，到天宮一號、天宮二號空間實驗室、嫦娥一號至四號的任務等，趙煥洲都是一線骨幹，這一幹，就是17年。

「今年是火星探測的窗口期，中國航天在50多年裡已經積累了雄厚的技術基礎、專業隊伍、基礎設施等等；在月球探測領域，從2013年到現在的13年裡，我們對地外天體的探測也積累了大量的經驗，特別是『嫦娥三號』『嫦娥四號』，應該說，在行星表面的降落和巡視探測技術，我們是完全掌握的。所以，對火星一次實現『繞、落、巡』，從可行性、技術基礎、關鍵技術、飛控人才隊伍，這些都是沒問題的。」

文 圖 視頻 廣州日報全媒體記者 馮秋瑜 通訊員 宋星光

廣州日報全媒體編輯 程依倫