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科學報 科學文摘 探索

身處火星,心懷故鄉


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更新日期:2022303
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2021年春運已然開始。在這個特殊的時期,不少人響應號召就地過年,也有不少人正奔赴在返鄉的路上。但無論身處何地,故鄉,都是每位在外打拼的遊子心之所在;團圓,也依然是這個節日最醇厚、最綿長、最悠久的色彩。借助越來越便捷的通訊技術,縱使人與人相隔天涯,心與心仍宛如咫尺。

團圓是春節最濃厚的色彩(圖片來源:Veer圖庫)

不過,此時有一位旅行者,依然在向著比天涯更遠的方向前進。

她孑然一身,已經跋涉了約4.75億公裏,相當於環繞地球一萬多圈;距離自己的藍色故鄉也有近1.92億公裏,大致相當於地球與太陽的距離;當然,最重要的是,她將作為一個曆史悠久又充滿活力的國度的使者,帶著這片土地上人們的希冀與期盼,拜訪這個他們遙望過數千年的神秘之地。

她就是「天問一號」。

「天問一號」的身影(圖片來源:科普融創作品  Kerwis團隊《別眨眼!5分鐘3D帶你看「天問一號」從發射到著陸全過程》)

從2020年7月23日啟程至今,經過202天,她終於抵達了火星。

在這裏,來自故鄉的問候即便以光速飛馳,也要在約10.7分鐘之後才能被她收到。這也意味著,她對故鄉的呼喚,也只能在10.7分鐘之後才能被接收。從她發出呼喚到收聽到回音,需要約20分鐘。

這是長達20分鐘的孤獨與寂寞,她身上的高靈敏度深空應答機只能收到宇宙背景噪音的沙沙聲。

不過,對於「天問一號」而言,在這段旅程中,她只需要將自己的狀態傳輸給故鄉就行了,收聽不到故鄉的來信已經不是什麼新鮮事,或者說,收聽到了來信,才是值得緊張的時刻。

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這樣的時刻已經有5次了,每一次都是一串指令。

她耐心地聆聽完這些數字,就按照指令的要求,用星敏感器與太陽敏感器比對自身與星星、太陽的角度,調整自身的姿態到預定的角度,隨後啟動了自己身上的發動機。這些發動機有時候工作得久一點,有時候工作得短一點,然後按照指令的要求定時關機即可。

要說哪一次的指令讓她印象深刻,她可能會認為是第三次。

因為那一次的指令居然讓她3000N推力的主發動機工作480餘秒!這個被故鄉的人們稱為「深空機動」的操作是她能夠順利抵達火星的關鍵——出於行星保護的考量,所有的火星探測器在發射時都不能直接抵達火星,否則未經消毒的火箭上面級就會有落入火星的風險。

不過深空機動的步驟很完美,幾乎沒有任何的差錯,即便在太空環境下,發動機的工作也十分順利。一方面,這是由於故鄉的人們為她提供了最好的發動機;另一方面,這是由於第一次中途修正時,主發動機已經標定了,故鄉的人們根據標定結果,微調了主發動機的工作時長。

在這漫長的旅途中,她拍攝了一些照片。

有故鄉和故鄉伴星的照片——據說故鄉的人也派了一位使者前往那顆伴星,還會帶些伴手禮回來。

2020年7月27日,天問一號探測器在距離地球約120萬公裏處拍攝的地月合影照片(圖片來源:國家航天局)

有幾張自拍照——在祖國的節日裏,她送上了祝福,也報告了自身的平安。

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2020年10月1日,「天問一號」太空自拍為祖國送上祝福,紅色部分為五星紅旗(圖片來源:國家航天局)

接下來,就是目的地的照片了,作為攝影師的她,要好好地考察這片土地。

天問一號拍攝的火星照片(圖片來源見水印)

這時,接收機裏傳來了新的指令。

她需要調整好自身的姿態,然後定時啟動主發動機,工作15分鐘。

毫無疑問,這是最激動人心的時刻——這意味著她要被火星捕獲了。

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這是唯一的機會:如果發動機工作的時候稍有懈怠,她就將短暫地飛掠火星,進入無垠的宇宙,進入永恒的孤獨;如果她此前報送的自身坐標稍有差池,發動機工作完畢之後,她就會進入一個與預期完全不同的軌道,嚴重幹擾後續的進度;如果她的主發動機已無法工作,她還要動用其她的備選方案……

面對深邃的宇宙,故鄉的人們也不免擔憂:遙遠的距離讓通信延遲變得極為漫長,讓地面無線電的測軌精度變得極不可靠;而且在點火的時刻,她與故鄉的通信將被火星遮擋。

一切只能靠她自己。

她的主發動機在故鄉接受了漫長而繁複的測試,她那名為「嫦娥」的夥伴已經證明了這個主發動機的可靠性;她的光學、紅外導航敏感器將凝視著星空與火星,牢牢掌控著自己的坐標、航向、姿態與速度;她的自主管理平台讓她面對各種各樣的突發情況,都具備應急處理的能力,即便是一個月之後的淩日期,故鄉的信號變得模糊不清,她也依然能夠控制自己……

她是故鄉的驕傲。

主發動機工作完畢,一切正常,她進入了一個大橢圓軌道。

「繞起來了!」 

圖片來源見水印

飛行控制大廳內的掌聲經久不息,「天問一號」成功被火星捕獲的消息瞬間傳遍了整個國家,為節日更添一份光彩。

而她的故事還遠遠沒有結束。

幾天之後,她還需要在遠火星點附近啟動主發動機,調整軌道傾角——從故鄉到目的地的軌道傾角還不夠大,她需要調整至近似極地軌道。遠火星點的線速度很低,她只需要消耗很少的燃料,就能輕松實現大傾角的改變。

再往後,她還將在近火星點附近多次機動,逐漸降低遠火星點,在接下來的幾個月內對火星進行全球測繪,特別對於預定的落點,她將為攜帶的火星車提供更高精度的圖像……

與「天問一號」一樣,同樣有一群遊子在外,沒有在這個時刻返鄉。他們為了讓這位使者踏足火星,仍然在堅守著崗位。在蔚藍的星球上,在東方的國度中,還有很多人們,選擇留在遠離故鄉的土地上。但他們與故鄉的聯系卻從未隔絕,一如「天問一號」一樣,即便身處浩茫星海,始終心懷溫暖故鄉。

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