神器助天問一號着陸火星

【中新社上海十五日電】中國首個火星探測器天問一號目前距離地球約三點二億公里，通訊單向時延超過十五分鐘。與生活在地月系“搖籃”裡的航天器不同，這一去一回的半個多小時，使得地面不能給天問一號提供實時無微不至的幫助。

配備眼睛感知方向

要想走出“搖籃”，走入未知的深空，天問一號必須學習自己面對。中國航天科技集團八院控制所火星環繞器導航、制導與控制分系統（GNC）研製團隊，給天問一號裝備了明亮的眼睛、靈巧的雙臂和聰明的大腦，使天問一號具有自己觀察、自我決斷和自主執行的能力。

要想去往火星，天問一號得先知道自己朝向哪裡（探測器飛行姿態）和自己處在哪裡（探測器軌道位置），否則非得鬧出南轅北轍的笑話不可。天問一號上裝配有多台星敏感器，如同一雙明亮眼睛，星敏感器始終緊盯着深空中的恆星，通過比對自身看到的恆星與導航星表中恆星的相對姿態，就知道自己朝向何方了。然而，系外恆星相對於探測器的距離都是無窮遠，也就是說，無論天問一號飛離地球多遠，這幾億公里的距離相對於那些恒星來說，完全可以忽略，因此利用恒星來精確計算探測器飛行姿態的時候，無法得知探測器自己的位置。

為了提高探測器的自主導航能力，還需要藉助另一雙慧眼——光學導航敏感器和紅外導航敏感器，這兩款導航敏感器將火星作為導航的“燈塔”，通過這雙眼睛對火星“拍照”，從圖像中計算火星幾何中心的位置和火星視半徑的大小，結合火星的星曆和導航濾波算法，就能計算出天問一號相對於火星的位置和速度，天問一號從而就知道自己在哪裡了。

三頭六臂精準計算

環繞器的大腦——GNC單元，採用三套獨立CPU同步計算、三機相互診斷的方式運行。

天問一號飛行姿態測量以及控制、軌道修正、制動捕獲等功能必須兼顧精度、可靠性和自主性的三重要求。為此，環繞器的這台三機模式同步運行的“大腦”，設計了精確的時間對準機制，保證三台獨立的CPU可以實現複雜運算過程的同步計算和結果輸出、彼此數據的同步交互和故障診斷，以及控制模式的同步轉換。

三省吾身自主運行

我的狀態還好嗎？了解自己是任務的第一步。飛行過程中環繞器GNC分系統時時刻刻都在檢查自己的眼睛、臂膀和大腦。每雙眼睛看到的是否準確、每隻手臂運動得是否正常、自身大腦運轉是否清醒等，環繞器GNC採用三重自主故障診斷和重構策略來確保其穩妥運行。

針對火星探測這樣的高難度任務，單機的可靠性是前提。每個元器件都經過層層篩選，每一台單機均完成力學振動、高低溫和空間環境等可靠性試驗。結合三重診斷與重構保障，即使有超出預期的一些故障發生，也不會影響整個任務的正常執行。