今天（23日），在天問一號火星探測器發(fā)射成功兩周年之際，由上海航天技術(shù)研究院抓總研制的天問一號火星環(huán)繞器拍攝的中國首幅“火衛(wèi)一”圖像正式發(fā)布。該圖像是由火星環(huán)繞器攜帶的高分辨率相機拍攝的全色圖像，圖像中火衛(wèi)一呈“土豆”狀，表面布滿了大大小小形狀不一的隕石坑，形貌完整、細節(jié)清晰。
中國首次拍攝“火衛(wèi)一”全身照
火星有火衛(wèi)一、火衛(wèi)二兩顆天然衛(wèi)星，火衛(wèi)一是其中個頭較大的，它大小約27千米長、22千米寬、18千米高，外形不規(guī)則、沒有大氣，運行在距離火星表面約6000千米的環(huán)火軌道，是太陽系中距離主星最近的一顆衛(wèi)星。由于火衛(wèi)一與環(huán)繞器的軌道關(guān)系，以及成像時的光照要求，運行團隊精確計算、精準操控，在兩者相距約5100千米時獲取了分辨率約50米的清晰影像。
圖像顯示，火衛(wèi)一是一個形狀不規(guī)則的小天體，呈土豆狀，圖左上部可見表面分布的條紋，可能是撞擊過程影響所形成的，圖右上部有一處明顯的撞擊坑，直徑約2千米，名為厄皮克撞擊坑?？茖W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。
由于火衛(wèi)一的特殊性，美國、俄羅斯、日本等多個國家均實施或提出過火衛(wèi)一探測任務，其中日本瞄準火衛(wèi)一取樣返回目標正在開展探測器的研制工作。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。
“預謀已久”的合影
在天問一號任務期間，各類相機、探測器大顯神通，留下了許多珍貴影像。此次擴展任務是由環(huán)繞器上的有效載荷高分相機內(nèi)部的一個小面陣探測器完成的，因為其有效視場不足0.3°，因此，拍攝過程中，上海航天飛控團隊和研制團隊都做了充分準備和精確計算。
“這相當于攝像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，其中的難度可想而知?！鄙虾：教旎鹦黔h(huán)繞器副總師朱慶華介紹。
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，即便是將整個0.3°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。
因此，這完全是一次“預謀已久”的合影。任務實施前，研制團隊首先需要精確計算軌道交會點，并要確認對應時間的光照條件是否滿足拍攝需求。實施過程中，環(huán)繞器通過大角度姿態(tài)機動控制，調(diào)整角度，確保高分相機小面陣探測器的視場中心能夠瞄準拍攝窗口，并保持穩(wěn)定。而且，由于火星任務的器地時延，整個姿態(tài)機動、準確拍攝、恢復控制的過程均由環(huán)繞器全自主完成?！翱梢哉f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。
為了保證任務成功，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，將高分辨相機光軸精準的瞄準在目標區(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。
在對數(shù)據(jù)進行處理后，火衛(wèi)一的全貌圖片展示在團隊面前，火星環(huán)繞器高分辨率相機光軸正中火衛(wèi)一的中心，火衛(wèi)一成像探測任務取得成功。
天問一號持續(xù)開展全球遙感探測
自2020年7月23日成功發(fā)射入軌，天問火星環(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的中分辨率影像數(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(shù)試驗，為相關(guān)任務開展先期技術(shù)驗證。
