VR模擬駕駛、會“思考”的火星車……“天問一號”離不開這些讓人豎大拇指的設計！

國家航天局探月與航天工程中心消息，7月23日發(fā)射的天問一號火星探測器目前飛行距離已經(jīng)超過800萬公里，也成功進行了一次軌道修正，但對于研制團隊來說，難點和關鍵環(huán)節(jié)還在后面，對天問一號探測器的考驗才剛剛開始。

 

 

專家介紹，目前的飛行都屬于平穩(wěn)的常規(guī)動作，控制上相對容易。而后續(xù)深空機動、近火制動等涉及到軌道控制的操作，才是真正要面對的難關。 

 

 

航天科技集團五院 天問一號探測器系統(tǒng)副總設計師 賈陽： 最關鍵的環(huán)節(jié)應該就是到火星附近之后的剎車，因為這個機會就只有一回。如果要是這個過程中有些閃失的話，我們實際上后邊沒有回旋的空間。 

 

此前美國、蘇聯(lián)等國都在這一步失敗過，沒能進入到火星軌道，足以體現(xiàn)這次剎車的重要性。 

 

 

成功進入火星軌道后，就進入相對平穩(wěn)的環(huán)繞飛行階段。這個階段大約要持續(xù)兩個多月的時間，在進行環(huán)繞探測的同時，根據(jù)探測到的信息判斷是否具備著陸條件。 

 

 

航天科技集團五院 火星探測器總體主任設計師 王闖：在環(huán)火的過程中，我們會用環(huán)繞器的高分辨率相機對著陸區(qū)進行拍照，確認一下著陸區(qū)是不是和我們預期的一致。 

 

選擇好著陸點、確定了著陸時間就進入到下一個關口?；鹦侵懙倪^程經(jīng)常有“恐怖七分鐘”之說，受到通信限制，整個著陸過程只能靠探測器自己進行判斷和執(zhí)行，地面來不及做任何處置。 

 

 

航天科技集團五院 天問一號探測器系統(tǒng)副總設計師 賈陽：我們可能沒準要長一點，也許要9分鐘。然后接下來（火星）車從平臺上駛下來，整個過程還是挺熬人的?？赡苄枰恢芏嗟囊粋€時間才能從那個平臺上走到火星表面上來。 

 

 

只有火星車成功行駛在火星表面，并傳回了探測數(shù)據(jù)，才意味著此次火星探測任務取得成功。此前只有美國的探測器成功實現(xiàn)了著陸和巡視探測，因此此次天問一號任務還任重而道遠。

 

 

在火星探測器的研制過程中，團隊也引進了很多全新的研制手段。在中國空間技術研究院，就有這樣一套虛擬現(xiàn)實的演示系統(tǒng)。不僅能夠還原出火星車的三維設計，還能夠模擬火星車在火星表面的行駛狀態(tài)。

 

 

這個虛擬現(xiàn)實的環(huán)境是由四面具有3D效果的大屏幕組合而成，研制人員戴上3D眼鏡站在中間，就可以有一個沉浸式的體驗。 

 

 

眼前的場景是火星車的三維設計仿真結果，研制人員不僅能夠看到火星車內部的設計狀態(tài)和部件分布，還可以提前模擬裝配過程，減少后期實際裝配時的風險。 

 

 

航天科技集團五院 信息中心副主任 趙伶豐：包括到時候工人裝配起來是不是方便，是不是可以夠著都能進行模擬仿真。他（演示人員）戴的叫主眼鏡，它里面有一個傳感器可以判別使用者的方位。比如說他蹲下的時候，就自動就能看到下面的零部件了。 

 

 

此外，研制團隊還在這套系統(tǒng)中模擬出了火星車在火星表面的工作狀態(tài)。不僅可以模擬天線展開、太陽翼展開，爬坡、轉向等操作，還可以在未來火星車著陸在火星表面后，結合真實的遙測數(shù)據(jù)，對火星車實時的狀態(tài)進行可視化的展示。 

 

 

航天科技集團五院 信息中心副主任 趙伶豐：主要是火星車它自己的姿態(tài)的情況，包括它的位移、角度，包括它可能將來還有一些上、下行的信息，信號的一些速率，還有溫度等。我們可以結合實際遙測的數(shù)據(jù)來更新我們這個模型。 

 

 

類似這樣的地面模擬系統(tǒng)不僅應用在火星探測任務中，在北斗、空間站以及后續(xù)嫦娥五號等重要的航天任務中都已經(jīng)有所應用，提高了研制效率，也降低了研制的成本。

 

 

在虛擬現(xiàn)實還原出的火星表面上，我們也看到了我國首輛火星車的大致形象。在設計師賈陽眼中，它就像一只行走火星的“藍色蝴蝶”。那么，這個“藍色蝴蝶”究竟有什么特點？研制團隊對它有怎樣的期待呢？

 

 

賈陽，天問一號任務火星車總設計師。五年前，他在完成了玉兔號月球車的研制任務后，就開始了火星車的研究。有了玉兔號的研制經(jīng)驗，賈陽在這輛火星車上，也寄予了更多的期待。 

 

 

航天科技集團五院 天問一號探測器系統(tǒng)副總設計師 賈陽：在設計火星車的時候，我們是希望設計一個能力強又漂亮的火星車。最后我們聚焦到現(xiàn)在的方案的時候，應該說至少我自己第一反應就是我們得到了一只藍色的閃蝶。 

 

 

不僅外形特殊漂亮，這輛火星車在性能上也有很多以前玉兔號月球車不具備的能力，最突出的特點就是自主性的提高。月球車在行駛時，更多的是執(zhí)行工作人員下發(fā)的指令，很少需要自己動腦規(guī)劃路線。而現(xiàn)在，由于火星距離地球最近時也要5500萬公里，最遠甚至達到4億公里，將會給火星車和地面間的通信帶來巨大的挑戰(zhàn)。 

 

 

航天科技集團五院 天問一號探測器系統(tǒng)副總設計師 賈陽：基本上可以打一個比方，就是咱倆24小時說兩次話，一次是你告訴我你的情況，然后一次是以我這邊為主，告訴未來24小時你要做什么工作?；鹦擒嚨淖灾髂芰Γ鄬τ谠虑蜍噥碚f的話，應該說是一個比較巨大的（提升）。

 

 

此外，針對火星表面的未知環(huán)境，研制團隊對火星車的越障能力也做了提升，它還可以橫著進行“蟹形”移動。 如今，這只藍色的蝴蝶正在飛向它最終的考場，屬于賈陽和研制團隊的考驗也才剛剛開始。 

 

 

航天科技集團五院 高級工程師 權爽： 我們一共（研制）六年，兩千多天，無數(shù)的航天人付出了很多的辛苦和努力。希望它一路順風，能夠安全到達。 

 

 

航天科技集團五院 火星探測器著陸巡視器供配電分系統(tǒng)主任設計師 陳燕：萬里長征開啟了第一步吧，我相信我們整個火星探測任務會一步比一步更精彩。