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2021年2月24日,中國首次火星探測任務“天問一號”探測器在成功實施第三次近火製動後,進入近火點280千米、遠火點5.9萬千米、周期2個火星日的火星停泊軌道,預計將在這條軌道穩定運行3個月左右。那麼,停泊軌道到底是什麼?

停泊軌道:航天器短暫停留,更好過渡
停ting泊bo軌gui道dao並bing不bu是shi航hang天tian器qi最zui終zhong飛fei行xing軌gui道dao,它ta是shi一yi條tiao讓rang航hang天tian器qi在zai發fa射she後hou駐zhu留liu,以yi便bian擇ze機ji進jin行xing軌gui道dao轉zhuan移yi的de中zhong間jian過guo渡du軌gui道dao。當dang然ran,地di球qiu有you地di球qiu的de停ting泊bo軌gui道dao,火huo星xing有you火huo星xing的de停ting泊bo軌gui道dao。
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人類絕大部分航天發射場都處於北半球中低緯度區域,和地球赤道上空的靜止軌道(緯度為0度,高度為35786千米)存在較大差距,很難直接進入理想軌道,需要火箭和航天器不斷在近地點、遠地點調整軌道傾角和軌道高度,需要數個軌道進行過渡;對於載人航天交會對接任務亦是如此,發射後載人飛船立即與目標空間站對接要求的發射窗口僅為1秒左右,這對於確保載人任務成功率是個極大的挑戰,而采用發射後先不對接、逐漸調整軌道的方式更為理想,能大幅擴展對接窗口時間寬度。因此,火箭發射後航天員往往需要兩天時間用於“停泊”,等待最佳時機。
深空探測領域亦是如此。這種任務往往耗時不菲、代價巨大,為了最大限度確保任務成功率,采用停泊軌道進行過渡是很常見的步驟。嫦娥探月、天問探火,皆是如此。

早在“嫦娥一號”任務時,停泊軌道就已經運用
停泊軌道的英文術語是Parking Orbit,或許用停車(Parking)作為類比說明更為直觀:瞄準目標停車位後,預選一條行車軌跡(停泊軌道),期間“眼觀四路、耳聽八方”,邊走邊調,入庫的成功率會大大增加。
駐留期間:詳細勘探,伺機著陸火星
“天問一號”是中國首次火星探測任務,也是個高度複雜的任務,將一次性實現火星環繞、著陸和巡視三大工程目標,以及通過13台(tai)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)對(dui)火(huo)星(xing)進(jin)行(xing)全(quan)方(fang)位(wei)科(ke)研(yan),任(ren)務(wu)整(zheng)體(ti)難(nan)度(du)巨(ju)大(da)。此(ci)前(qian)中(zhong)國(guo)對(dui)火(huo)星(xing)的(de)詳(xiang)細(xi)了(le)解(jie)有(you)限(xian),目(mu)標(biao)著(zhe)陸(lu)區(qu)域(yu)的(de)最(zui)新(xin)地(di)形(xing)地(di)貌(mao)和(he)氣(qi)象(xiang)條(tiao)件(jian)等(deng)也(ye)可(ke)能(neng)相(xiang)對(dui)科(ke)研(yan)成(cheng)果(guo)有(you)一(yi)定(ding)出(chu)入(ru),著(zhe)陸(lu)器(qi)/巡視器組合體也必須依賴穩定運行的環繞器才能成功。因而,入軌火星後必須采取分步走的策略。
“天問一號”於2月10日近火製動、成功進入了周期約10個地球日的低傾角大橢圓環火軌道,隨後於2月15日ri遠yuan火huo點dian機ji動dong調tiao整zheng軌gui道dao傾qing角jiao,成cheng功gong進jin入ru了le能neng探tan測ce火huo星xing全quan球qiu的de高gao傾qing角jiao橢tuo圓yuan環huan火huo軌gui道dao,然ran後hou就jiu是shi本ben次ci進jin入ru停ting泊bo軌gui道dao的de操cao作zuo,多duo個ge操cao作zuo確que保bao了le環huan繞rao器qi的de穩wen定ding運yun行xing和he後hou續xu的de對dui火huo觀guan測ce。

3月4日,國家航天局正式公布首批“天問一號”拍攝的全色圖像,分辨率約0.7米,成像區域內火星表麵小型環形坑、山脊、沙丘等地貌清晰可見
在目前的停泊軌道駐留階段,環繞器的7台(tai)載(zai)荷(he)已(yi)經(jing)全(quan)部(bu)開(kai)機(ji)進(jin)行(xing)初(chu)步(bu)的(de)科(ke)學(xue)探(tan)測(ce),實(shi)現(xian)地(di)球(qiu)和(he)火(huo)星(xing)之(zhi)間(jian)的(de)穩(wen)定(ding)通(tong)信(xin),為(wei)未(wei)來(lai)著(zhe)陸(lu)火(huo)星(xing)的(de)巡(xun)視(shi)器(qi)提(ti)供(gong)信(xin)號(hao)中(zhong)繼(ji)服(fu)務(wu)。每(mei)隔(ge)兩(liang)天(tian)時(shi)間(jian),它(ta)抵(di)達(da)一(yi)次(ci)近(jin)火(huo)點(dian),距(ju)離(li)火(huo)星(xing)僅(jin)280千米左右,載荷中的中分辨率相機、高分辨率相機、光譜儀等將對烏托邦平原南部等低緯度預選著陸區域的地形地貌、沙塵天氣等進行詳查,評估火星環境和著陸時機可行性。
在經過3個月左右的詳細勘察後,環繞器將進行一定軌道調整並與著陸器/巡視器組合體擇機分離,後者開始獨立的約7fenzhonghuoxingzheluguocheng。youyuhuoxinghediqiuzhijiandemanchangjulidaozhijishifenzhongtongxinshiyan,hangtianrenbukenengkongzhizheluguocheng,erbixurangzheluqiquanzizhuwanchengzhe“黑色七分鍾”旅程。

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