2021年5月15日， 我国首次火星探测任务天问一号探测器（着陆-巡视器）顺利在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆。

　　探索火星并不容易， 2020年7月23日，天问一号带着我国探索火星的梦想，踏上了征程，经过了4次中途修正和近火捕获，历时约300天，完成地火转移和绕火勘测。在火星探测“绕、落、巡”三项目标任务中，最难的就是“落”火的过程。众所周知，天问一号是由着陆-巡视器与环绕器组成，落火之后着陆-巡视器就分体为着陆器和巡视器两部分，巡视器就是前段时间刚刚公布名称的“祝融号”火星车。

　　要理解天奥（十所）是如何牵手相伴的，首先必须了解天问一号是如何落火的。

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天问一号落火要遇到哪些困难？

　　具体来说，天问一号在近火点（离火星最近点）之前的6小时，首先会执行降轨机动，离开停泊轨道转入进入轨道， 3小时后实施分离，着陆-巡视器会与环绕器分离，互相告别，着陆-巡视器经历过渡段滑行和EDL（着陆火星的过程，总共分三步：第一步是“进入”，第二步是“下降”，第三步是“着陆”，把它们的英文首字母连起来就叫“EDL”。）过程后完成火面安全着陆；环绕器执行升轨机动，拉起返回至停泊轨道，为着陆-巡视器EDL过程及火星车火面初期工作提供中继通信，同时开始它新的太空生活——探测火星空间环境、大气层、地表等。

　　着陆-巡视器采用弹道式进入火星大气层，通过高速气动减速、降落伞展开减速、反推动力减速以及着陆缓冲四个环节，经过一系列复杂的高动态机动动作实现穿越薄薄的大气层到软着陆火星表面。由于地火通讯延迟，加上整个过程时间短暂，人工无法直接干预，因此实时操控是不可能的，只能采取自主程序执行的方案——依靠它自主执行地面事先上注延时指令的方式来实施。

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天奥（十所）的团队如何帮助它过关斩将？

　　第一关：自主执行！17个小时前注入指令

　　佳木斯66米深空站作为重要的测控站点，为天问一号落火提前注入指令，进行轨道和导航控制。5月14日，从天问一号降轨机动前的17个小时开始，佳木斯66 米深空站就连续不断地向它发送延时指令，其中包括降轨机动、器器分离、升轨机动及EDL（进入、下降和着陆）过程，以及落火后的初期工作等指令，为安全着陆和火面巡视工作提供有力保障。

　　为了安全着陆，探测器EDL过程中的导航信息至关重要，天奥（十所）团队采用DOR（差分单向测距）等方式与其它深空站协同进行干涉测量形成轨道预报，经过连续数天降轨参数的试算确定大气进入初始点位置，降轨机动前约8小时，在佳木斯深空站测控弧段内，地面注入大气进入初始点和导航数据等关键指令，引领着陆-巡视器完成避障并安全着陆。

（5月14日 团队在佳木斯现场工作照片）

　　第二关：如何获取更多宝贵信息！数据慢帧处理策略优化

　　着陆-巡视器从穿过火星大气层到软着陆在火星表面的四个环节，速度会从4.8千米/秒减到接近于0，而整个减速过程大约9分钟。短短9分钟内，着陆-巡视器必须及时、精准地自主执行上千个指令步骤。而在北京的飞行控制中心很难精准掌握着陆-巡视器降落的情况，这个9分钟就是航天人口中的“黑暗时刻”。

　　由于地火距离遥远，信息传送功率受限，数据传输速率极低，在成功落火后，首次可见弧段仅约20分钟，着巡器传送的数据帧最多不超过10帧，地面要根据这些信息在第一时间判断其生存和工作状态。而前面几帧数据都是用于同步、校验等工作，所以并不能产生有效信息。

　　但落火的10帧数据太宝贵了，如何能把这10帧数据全部有效利用是获取更多关于落火初始阶段着陆-巡视器信息的关键。这也成为天奥（十所）研发团队需要解决的重要技术难题之一。

　　经过理论攻关和上百次试验验证，团队创造性地提出了“数据慢帧优化处理机制”，实现了落火阶段极低码率数传信号的接收，能做到信息首帧即完成同步/校验及有效数据解调输出上报，这样就1 bit不浪费地为飞行控制中心提供了全部可获得的着陆-巡视器落火工况信息。

　　大块头有大智慧，佳木斯深空测控站不仅拥有66m大型口径的天线，而且拥有综合基带数据处理终端、大功率发射机、深冷高灵敏度接收机、高稳氢钟等设备，结合极小信号的大动态捕获、编译码等技术，是真正的“大国重器”！性能指标余量大、任务可靠度高，所谓能力越大，责任越大，历次深空任务都被赋予主力站的重任！佳木斯 66 米深空测控站所提供的测控通信支持，全面实现火星环绕探测和着陆巡视探测，构建了独立自主的深空探测基础工程体系，实现我国深空探测领域的跨越。

　　现在，“祝融号”火星车即将在火星表面上开展地表成分、物质类型分布、地质结构以及火星气象环境等探测工作。它点燃了我国星际探测的火种，指引着中国航天人去参与更复杂、更精细、更遥远距离的深空探测活动。

　　因为我们的征途是星辰大海，永无止境！

　　记者 | 党建工作部  郑梦雨

　　编审 | 黄庭柏  编辑 | 郑梦雨