从“天问”到“问天”。（视频来源：中国航天科技集团一院）
【资料图】
2022年7月23日是天问一号任务发射两周年的日子，天问一号火星环绕器传回火卫一影像。
据国家航天局最新消息，近期，天问一号运行团队抓住环绕器与火卫一距离较近的时机，利用高分辨率相机对火卫一成像，获得了“满月”状态的清晰影像。
中国首次拍摄火卫一“全身照”
火卫一、火卫二是火星的两颗天然卫星，火卫一是其中个头较大的，它外形不规则、没有大气，是太阳系中距离主星最近的一颗卫星。科学界对于火卫一的起源存在争议，有些科学家认为，火卫一可能是一颗被火星引力捕获的小行星。
中国航天科技集团八院天问一号火星环绕器研制团队专家介绍，由于火卫一的特殊性，世界上有多个国家实施或提出过火卫一探测任务。本次火星环绕器对火卫一探测是中国首次实施火卫一成像探测，首次近距离获取了火卫一的一手科学数据，为科学家开展火卫一地形地貌、运行规律等研究提供了珍贵数据，为我国行星探测工程积累了宝贵经验。
图为天问一号环绕器获取的火卫一高清影像。（国家天文台供图）
记录一次6秒左右的“邂逅”
据了解，研制团队在对火星环绕器飞行轨道与火卫一飞行轨道进行研究分析后，发现火星环绕器存在多次飞越火卫一的机会。结合环绕器成像类科学载荷的能力，团队完成火卫一成像探测任务的可行性评估，确认采用高分辨率相机实施成像探测。受限于光学成像系统分辨率与视场的约束，为了实现高分辨率成像，高分辨率相机视场较小。
经分析，本次成像机会中，火卫一几乎占满了高分辨率相机的视场。这意味着稍有偏差火卫一便会偏出相机视场，这对火星环绕器姿态指向控制能力提出了极高的精度及稳定度要求，也对成像任务策略准确度提出极高要求。
因此，拍摄过程中，飞控团队和研制团队都做了充分准备和精确计算。
“这相当于摄影师扛着照相机一边跑步，一边给另一个高速运动的物体拍照，而且相机的视场还很小，难度可想而知。”中国航天科技集团八院天问一号火星环绕器副总师朱庆华介绍。
专家表示，处于快速飞行过程中的环绕器和火卫一，在周期性的“相遇”时刻，即便将整个视场的中心完全对准火卫一，那么从火卫一进入视场到飞出视场也只有6秒左右的时间，如果环绕器角度稍有偏差，则有可能连火卫一的身影都看不到。
为保证任务顺利实施，研制团队针对高分辨率相机指向到平台姿态控制量的转换进行了多方比对及逐个环节确认。在任务实施过程中，火星环绕器首先完成姿态机动，将高分辨率相机光轴精准瞄准目标区域，静候火卫一飞越。在预期的飞越时间，火星环绕器利用高分辨率相机实施连续拍照。拍摄完毕后，火星环绕器进行姿态调整，恢复至巡航飞行姿态，并将成像数据通过定向天线传输至地面。
“可以说，为了获取这一瞬间的火卫一影像，算得准、指得稳、控得住、拍得好，缺一不可。”朱庆华说。
持续开展全球遥感探测
自2020年7月23日成功发射入轨，天问一号火星环绕器完成202天4.75亿公里的深空飞行，于2021年2月10日抵达火星，成功实施捕获制动进入环绕火星轨道。
在环火轨道上完成3个月的预选着陆区详查探测后，火星环绕器于2021年5月15日完成降轨机动、器器分离，将着陆巡视器送入着陆火星轨道，随后升轨至停泊轨道执行着陆过程中继通信任务。
完成着陆火星任务后，火星环绕器变轨至中继轨道，开展火星车中继通信任务。2021年11月8日，火星环绕器实施第五次近火制动，准确进入遥感使命轨道，开展全球遥感探测。2022年6月29日，火星环绕器获取了火星全球中分辨率影像数据，各科学载荷均实现了火星全球探测，完成既定科学探测任务。
目前，天问一号火星环绕器运行在遥感使命轨道上，运行稳定、状态良好。后续，火星环绕器将继续开展全球遥感探测，并将择机开展拓展技术试验，为相关任务开展先期技术验证。（记者胡喆、宋晨）