无线联试：探测火星前的一次大练兵

月球车配置图及登陆巡逻外观设计

近日，北京航天控制中心成功完成了中国首次火星探测任务的无线联合测试。

北京航天控制中心火星任务小组组长崔晓峰告诉《科学日报》，无线联合测试相当于模拟未来太空任务的整个过程。包括哪个阶段发送什么指令，实施什么控制，飞船做什么动作等等。，来锻炼和测试整个任务。

"随着这次联合测试的成功，我们对火星探索任务充满信心."他说。

控制中心和探测器一起训练的唯一机会

在太空任务中，飞船发射后，将由地面控制中心控制。无线联合测试是指在执行空间任务之前，地面控制中心与各种航天器系统之间的连接测试。

崔晓峰表示，无线联合测试的主要要求是能够有效覆盖任务情况，保证任务的可靠性。如果联合测试的内容缺失，一些重要情况得不到验证，无疑会给任务带来很大的风险。因此，在联合审判的准备阶段，设计其内容、过程、方法和手段是极其重要的。经过多年的航天任务经验，中国已经形成了一套成熟、科学、高效的系统来开展这方面的工作规划。

根据中国火星探测项目的总体规划，中国第一次火星探测任务将于今年7月实施。这次无线联合测试是火星控制中心和火星探测器的唯一地面联合演习。

紧张的项目进度增加了开发无线联合测试的难度。崔晓峰表示，由于项目开发进度紧张，各系统的工作压力已经很大。很难在同一时间组织全系统的演习。

然而，此时进行无线联合测试势在必行。崔晓峰表示，只有在每个系统的开发基本完成后，联合测试才有意义。如果执行过早，可能无法完全确定每个系统的状态。如果再次迟到，将直接影响到发射前的各个过程。联合试验的时间实际上是在满足联合试验条件的前提下并根据项目计划确定的。

根据北京航天控制中心发布的信息，本次联合测试充分验证了探测器与地面系统的接口匹配和一致性。对各种方案、技术状况、软硬件系统进行了全面测试，达到了联合测试的预期效果。

崔晓峰说，在此之前，火星控制中心的任务和火星探测机器人本身没有任何互动或控制。联合试验的整个过程进行下去，开辟了信息传递和处理等环节，证明了前一方案的正确性。"这样，我们对这次任务的信心就完全建立起来了."他说。

联合测试“推出”面临困难

据报道，这次无线联合测试使用了真实的飞行控制系统和真实的航天器，所有主要的关键过程都按照1: 1的全过程进行演练。崔晓峰表示，联合审判的原则之一是根据系统验证的要求尽可能真实。

在我国，首次火星任务将一劳永逸地实现火星的轨道运行、坠落和巡逻探测。这项任务非常复杂。与中国以前的太空任务相比，火星探测任务的飞行时间很短，接近7个月，由于刹车下降和在火星上着陆，任务需要很长时间，可能会面临许多情况。然而，联合测试的时间有限。如何覆盖整个任务，在很短的时间内将如此多的复杂任务压缩成一个难题，成为联合测试的“应试者”。

崔晓峰表示，此次联合测试前期进行了大量设计工作，选择了最具代表性和代表性的测试内容，简化了一些可以通过其他方法验证的内容。同时，通过时间压缩等特殊手段，实现了全过程覆盖。

这篇“试卷”的重点是什么？

崔晓峰说，探测器在前往火星的途中需要进行多次轨道修正，在接近火星进入火星捕获轨道时需要刹车。此外，探测器在火星着陆是整个任务中最危险的一环。在不同国家的火星探测任务中，大多数失败案例都不符合这一环节。从探测器进入火星大气层到着陆的过程只有几分钟，在如此短的时间内需要减速和各种调整。由于火星离地球很远，信号传输延迟长达几十分钟，这些动作无法实时控制，只能提前设置调度程序，指令提前发送给探测器，探测器将自主控制着陆。

无线测试是为了验证这些指令的正确性。“如果预先计算的控制量和指令的安排有错误，在实际执行任务时就会出现问题。这一联合测试是进行全面检查的过程。”崔晓峰说道。

火星联合试验比月球探测更复杂

由于其重要性，无线联合测试是一种评估，所有的太空任务在实施之前都必须经过，包括中国的许多月球探测任务。不过，崔晓峰表示，火星无线联合测试任务比月球探测任务更复杂。

他说两者之间的区别主要是由于任务的特点。首先，月球是地球的卫星，围绕地球旋转。火星是一颗行星，它和地球一起围绕太阳旋转。因此，地球、探测器和目标恒星之间的相互位置关系非常不同。

对于月球车和火星车来说，工作环境也非常不同。尽管月球表面有岩石和环形山，但没有气流，环境相对静止。火星表面不仅地形复杂，而且还有各种天气变化。恶劣的天气条件，如可能持续几个月的沙尘暴，将给探测器带来严峻的考验。

就距离而言，地球到月球的距离约为30万公里，信号延迟几乎可以忽略不计，而且探测器可以实时控制。火星离地球也有5000万公里，高达4亿公里。信号延迟超过地球和月球信号延迟一千倍。对探测器和探测车的指示需要预先计划，并且应该设置行动和适当的执行时间。探测器接收到指令，并在选择机会将数据传回地球之前的适当时间执行。每一次互动都需要一定的时间。

记者了解到，北京航天控制中心火星任务后续小组将继续完善各项计划，优化组织流程，落实技术细节，全面完成中国首个火星探测飞行控制任务。