2月10日19时52分,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器晚成功近火制动,顺利投入火星的引力怀抱。未来十几天,它还将通过多次变轨逐步靠近火星,最终到达停泊轨道。
从2月1日起,位于松江天马山旁的中国科学院上海天文台佘山观测基地VLBI观测大厅就异常忙碌。为了给“天问一号”测轨提供精准参数,VLBI(甚长基线干涉)团队约90名科研人员放弃了春节与家人团聚,集体就地过年,“这个新年陪火星一起过”。
早半年就打算好就地过年
即使没有新冠疫情,VLBI团队中的大多数人也会选择就地过年。这是从“天问一号”出发那一刻起,大家在心里默默做好的打算。
火星与地球之间的距离,最近时只有约5500万千米,而最远则相距4亿千米。为了节省燃料,人类探测器奔向火星的最佳发射窗口26个月才出现一次。去年7月23日,“天问一号”在文昌航天发射场成功发射,开启了“奔火”之旅。从那时起,位于密云、乌鲁木齐、昆明、上海的四大射电望远镜组成的VLBI系统,相当于一台口径三千多千米的超级望远镜,对“天问一号”的深空行踪进行密切观测。
“根据精确计算和预测,我们知道‘天问一号’会在除夕前后进入近火捕获的最关键阶段。”吴德是上海天文台VLBI专业博士生,在观测过程中,他负责将最后得出的VLBI测量数据和轨道参数传送到北京飞控中心。
虽然“天问一号”刚完成近火制动,但它早在2月1日起就开始靠近火星。成功制动后,它还会在火星引力下,绕着既定的椭圆轨道,不断靠近火星,直到十几天后到达距离火星表面约数百至数千千米的停泊轨道。为了安心陪着“天问一号”和火星过年,吴德去年就利用假期回陕西渭南的老家探望父母。
火星任务测量精度远优于工程指标
“我们负责的VLBI是‘天问一号’在各个测控段精密测定轨必不可少的手段,特别是在地火巡航段、近火捕获段等关键弧段发挥着至关重要的作用。”上海天文台研究员刘庆会,55岁的年纪头发已花白。自“天问一号”发射至今,VLBI分系统共进行了106次观测,而他参加了其中的104次值班。
这半年多,刘庆会几乎天天待在佘山,只在没有观测任务的周末偶尔回一次家。从睡沙发到住宿舍,他一直和年轻人待在一起,生怕出一丁点儿差错。
为满足‘天问一号’的测轨要求,刘庆会带领团队完成了40多台套软硬件的研发、测试和现场安装,持续开展火星探测VLBI高精度测定轨技术研究。最终,VLBI测量精度大幅提高,时延测量精度达到0.1纳秒,时延率测量精度每秒0.3皮秒,远优于技术指标要求,有力支撑了“天问一号”轨道的四次中途修正和一次深空机动。
随着“天问一号”奔向火星的足迹,团队的观测时间每天都会有变化,从启程时的下半夜至次日上午,逐渐前移到现在的每天中午12点到午夜零点。
身为分系统负责人,刘庆会曾经最担心的就是春节排班。由于2020年航天任务较多,且时间跨度较长,从嫦娥五号到“天问一号”,再加上常规天文观测任务,整个团队几乎处于连轴转的状态,期待过年休息放松一下,也是人之常情。“没想到,大家自觉就地过年,排班时,几乎没人计较除夕或者大年初一值班。”
吴德的岗位是隔天值班一次,一次12小时。与他搭档的同事家在上海,于是他主动要求承担除夕夜的值班任务,好让同事回家陪伴家人。
“感觉火星热闹起来了”
这是吴德第一次没有回家过年。不过,上海天文台为坚守岗位的他们送上满满“年味”。除夕当天,食堂会有饺子供应,而且还欢迎家属来天文台过年。
35岁的姜楠负责数据传输,也就是将望远镜天线接收下来的原始数据,传输到VLBI数据处理中心。“这几天阿联酋、美国的探测器也都到了火星附近,我们会同时收到好几个探测器的信号,感觉火星热闹起来了。”她说,由于“天问一号”的轨道预测精确,信标信号也比较强,所以非常容易与其他探测器的信号区分开,不受干扰。
姜楠有个6岁的宝宝,先生准备在她大年初一值班时,带着孩子来和工作中的妈妈一起过春节——虽然不能进入观测大厅,却也可以感受一下妈妈的工作氛围。姜楠的父母家在河北,前段时间出现疫情,她也颇为惦记。为了寄托思念,表达对父母的关心,她早早购置了年货寄回老家。
刘庆会说,三个月后,“天问一号”将进入着陆火星的最关键时刻,“我们还将继续开展VLBI观测,为后续的多次轨道机动、火星软着陆、科学探测段的精密测定轨服务,力争用更好的成绩向建党100周年献礼”。
图片来源:上海天文台提供