印度首颗火星探测器MOM成功入轨:成亚洲第一

2014年09月24日 11:01   新浪科技    收藏本文     
火星的印度首颗火星探测器——MOM飞船。火星的印度首颗火星探测器——MOM飞船。

  新浪科技讯 北京时间9月24日上午消息,今天北京时间10点30分左右,在经过持续24分14秒的主发动机点火制动之后,根据传回的无线电信号显示,印度首颗火星探测器“MOM”已经安全进入火星轨道。至此印度成功成为亚洲首个拥有火星探测器的国家。目前在火星就有多达7个探测器正在开展工作,其中5个属于美国,1个属于欧洲,一个属于印度

  MOM飞船是印度首颗行星际探测卫星,由于此次成功,印度空间研究组织(ISRO)已经成为世界上第四个抵达火星的航天机构,仅次于苏联航天机构,美国宇航局以及欧洲空间局。目前,总部设在印度班加罗尔的“ISRO测控,跟踪与控制网”(ISTRAC)以及印度深空网(IDSN)正负责对MOM探测器的操控和监测,同时美国宇航局设在西班牙,加州等地的深空网(DSN)测控站也在此次任务中提供了测控支持。至此,印度正式加入世界探索火星的行列

  MOM的身世

  MOM火星探测器于2013年11月5日印度时间14:38(北京时间17:08)从印度萨迪什达万航天中心(SDSC)使用一枚印度国产的极轨卫星运载火箭(PSLV)发射升空。当时的发射窗口持续约20天,从2013年10月28日开始。发射之后,MOM飞船围绕地球运行约一个月,在此期间进行了6次轨道提升机动,并最终于2013年11月30日顺利进入火星转移轨道。

  时间向前追溯,2010年MOM开始了可行性研究,2012年8月3日,印度政府为这一项目的进行开了绿灯。

  在得到政府首肯之后,印度空间研究组织(ISRO)立即着手进行为期15个月的设计与建造工作,工期瞄准2013年10月28日的发射窗口。所谓发射窗口是指火星与地球之间的特定位置关系,只有当两者处于某一特定位置关系范围内时,向火星发射飞船才是最节省燃料的。

  在计算发射时间的具体细节时需要考虑很多东西,包括印度境内的发射位置,火星轨道切入的最佳设计方案,以及发射时以及抵达火星时的地球-火星相对位置关系。

  2013年10月2日,MOM飞船的建造工作按期完成,随后便被装船运往印度萨迪什达万航天中心(SDSC)。在那里,MOM飞船被装上一枚印度国产的“极轨卫星运载器”(PSLV-XL)火箭,这枚火箭的组装工作从8月5日便已经在进行。

  最初印度空间研究组织是打算使用威力更加强大的地球同步卫星运载火箭(GSLV)来发射这颗卫星的,但最后的计划发生了变化。这是因为GSLV火箭在2010年连续出现两次发射失败,而截止2013年10月份ISRO必须决定发射火箭的时候对相关故障问题的排查工作仍未结束,因此出于谨慎起见,转而决定采用PSLV运载火箭进行发射。如果错失这次发射机会,下一次的火星探测器发射窗口就要等到2016年,因此ISRO最终做出了更改火箭的决定。

  MOM出发

  然而更换了推力更小的火箭就意味着MOM飞船将无法被直接送入火星转移轨道。而是必须先围绕地球运行,进行一系列的轨道机动,借助地球引力场逐次提升轨道高度,最终实现加速并进入火星转移轨道。

  发射前的准备工作继续进行,而发射日期被改为2013年10月28日至11月5日之间,原因是在太平洋斐济群岛附近执行测控任务的航天测量船遭遇恶劣天气,无法按期抵达任务海区开展任务。

  2013年11月5日印度时间14:38(北京时间17:08),MOM飞船按时从印度萨迪什达万航天中心(SDSC)发射升空。在接下来的42分钟内,PSLV火箭成功将MOM飞船送入地球轨道。

  在MOM飞船发射之后,印度正式开始了执行该国首次行星际探测任务的计划。

  在发射后的一天之内,在ISRO测控,跟踪与控制网的操控下,MOM按计划执行了4次轨道抬升动作。在这4次轨道抬升动作中,第一次是MOM飞船的液体燃料发动机连续点火416秒,第二次点火持续570.6秒,第三次707秒。到此时,MOM飞船的轨道远地点高度已经达到7.1636万公里。

  然而第四次点火机动过程发生意外,发动机未能按计划提供足够推力。MOM飞船的远地点高度只达到7.8276万公里,而不是预计中的10万公里。由于这次意外事件,ISRO的地面控制人员不得不紧急安排了另外两次补充调整机动以便进行弥补。在进行了第五次和第六次轨道机动之后,MOM飞船的远地点高度达到19。2847万公里。

  至此,MOM飞船已经具备了足够的条件。2013年11月30日国际标准时19:19,北京时间12月1日上午7:19分,MOM飞船主发动机连续点火23分钟,并最终顺利进入火星转移轨道。

  通往火星之路

  在离开地球轨道之后,MOM一共进行了3次中途轨道修正,以便确保飞船保持正确的航向。

  9月22日国际标准时09:00,北京时间17:00,飞船成功启动其440N主发动机,点火持续3.9秒。这是一次测试性点火,其检验了发动机性能的可靠性,并为41小时后即将进行的火星轨道切入动作做好准备。准备进入火星轨道!

  在即将进行入轨动作之前,MOM飞船首先进行姿态调整,将它的发动机喷口对准前方。

  当姿态调整到位之后,MOM飞船此时已经处在火星引力场作用范围下,并开始进入火星阴影区。此番进入火星阴影区正好发生在火星轨道切入动作(MOI)之前大约5分钟。

  随着MOI动作开始,MOM飞船的主发动机以及8台小型发动机同时点火,将飞船的速度降低到大约每秒1098.7米左右。

  然而,当这一切发生时,MOM飞船正在火星背面,因此地球上的测控与跟踪系统均无法对其进行观测,无线电通讯也全部中断。因此,MOM飞船这些最关键的动作都必须在火星背面,依靠飞船自动完成,地面无法进行协助。而一旦MOI动作结束,飞船将按照程序自动开始将天线重新对准地球并尝试信号重联。

  当MOI动作完全结束之后,在印度时间07:30(北京时间10点左右),MOM飞船成功进入了一个高偏心率的大椭圆轨道。这一轨道的近火点与远火点参数为80000 x 423公里,轨道周期约75.8小时。当轨道完全稳定下来之后,MOM飞船将开始正式进行科学观测。

  对于印度而言,这一项目更多的是一次技术验证和学习。根据ISRO组织的官方文件,MOM的核心任务是:验证印度设计并实施一次行星际探测任务的能力,飞船将能够从地球进行遥测,安全度过长达300天的太空飞行,并最终成功实现火星轨道切入动作以及随后的科学观测任务,在此过程中检验印度的深空通讯,测控导航,任务规划与管理方面的能力。

  实际上,在MOM项目中,其技术验证与工程方面的目标是第一位的,科学观测则是第二位的。不过,如果一切都按计划进行,MOM飞船成功在火星轨道上稳定运行,那么MOM将会对火星地表地形地貌,矿物学以及大气各方面进行观测。另外,由于美国宇航局的MAVEN探测器也刚刚进入轨道,这两艘飞船所获得的数据将具有极好的相互分享与补充的价值,因为这是同一时间段内采集的数据。

  总之一句,MOM任务的实施已经证明了印度强大的深空探测能力,另外,随着MOM飞船成功进入火星轨道,印度成为了苏联,美国,以及欧洲之后全球第四个成功进行火星探测的国家(组织)。(晨风)

文章关键词: MOM火星探测器

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