太空剎車原理

簡單來，說就是通過發動機推力減速控制，來降低探測器的速度，使其能夠被目標星體的引力所捕獲，這一動作也被形象地稱為“踩剎車”。對於如何“踩剎車”這一工程問題，上海航天技術研究院火星探測GNC（制導/導航和控制）團隊不僅做到了精準“剎車”，更實現了全過程由探測器自主完成這一高難度動作，交出了一份高分答卷。

開車的人都知道，在高速公路下匝道需要讓車速降下來才能安全過彎。類似的，對於以28公里/秒高速靠近火星的探測器來說，要想被火星引力捕獲，也必須在“捕獲視窗”對應的軌道弧段，精準、自主可靠完成“剎車”。理論上，給探測器一個反向推力，即可把它的速度降下來。但在工程實現過程中，仍會遇到不少問題。

據透露，火星探測器配置了1臺3000牛的軌道控制發動機，進行引力捕獲時的制動減速控制。但由於火星引力捕獲視窗有限，需要探測器在15分鐘內將速度降低至約1公里/秒。與常規衛星可以由地面實時操控不同，制動捕獲過程中，探測器距離地球1.92億公里，地球與探測器之間資料通訊的單向時間延遲超過10.7分鐘，探測器必須完全依靠自身完成發動機點火和關機，克服發動機點火期間的擾動，實現點火方向和點火時長的精確控制。

“在失去地面實時測控的環境下，我們唯有通過方案設計，充分考慮發動機推力存在偏差、探測器質心不斷變化等情況，全自主執行精確軌道控制再通過多因素組合的測試和模擬分析，讓控制方案更加健壯可靠。”天問一號環繞器副總設計師朱慶華說道。