話說，我們“小天”有陣子沒更新狀態(tài)了，它現在飛到哪了呢？2021年2月24日，中國首次火星探測任務“天問一號”探測器在成功實施第三次近火制動后，進入近火點280千米、遠火點5.9萬千米、周期2個火星日的火星停泊軌道，預計將在這條軌道穩(wěn)定運行3個月左右。那么，停泊軌道到底是什么？

停泊軌道：航天器短暫停留，更好過渡

停泊軌道并不是航天器最終飛行軌道，它是一條讓航天器在發(fā)射后駐留，以便擇機進行軌道轉移的中間過渡軌道。當然，地球有地球的停泊軌道，火星有火星的停泊軌道。

任何一個航天器都有最佳發(fā)射窗口，火箭在準備時要盡力抓住這個寶貴的機會執(zhí)行航天發(fā)射任務。但受限于航天發(fā)射場的地理位置或最佳窗口過于狹窄等因素，即便抓住窗口后航天器依然很難一次性進入目標軌道，必須依賴停泊軌道進行過渡。

例如，人類絕大部分航天發(fā)射場都處于北半球中低緯度區(qū)域，和地球赤道上空的靜止軌道（緯度為0度，高度為35786千米）存在較大差距，很難直接進入理想軌道，需要火箭和航天器不斷在近地點、遠地點調整軌道傾角和軌道高度，需要數個軌道進行過渡；對于載人航天交會對接任務亦是如此，發(fā)射后載人飛船立即與目標空間站對接要求的發(fā)射窗口僅為1秒左右，這對于確保載人任務成功率是個極大的挑戰(zhàn)，而采用發(fā)射后先不對接、逐漸調整軌道的方式更為理想，能大幅擴展對接窗口時間寬度。因此，火箭發(fā)射后航天員往往需要兩天時間用于“停泊”，等待最佳時機。

深空探測領域亦是如此。這種任務往往耗時不菲、代價巨大，為了最大限度確保任務成功率，采用停泊軌道進行過渡是很常見的步驟。嫦娥探月、天問探火，皆是如此。

早在“嫦娥一號”任務時，停泊軌道就已經運用（圖源：王永卓）

停泊軌道的英文術語是Parking Orbit，或許用停車（Parking）作為類比說明更為直觀：瞄準目標停車位后，預選一條行車軌跡（停泊軌道），期間“眼觀四路、耳聽八方”，邊走邊調，入庫的成功率會大大增加。

駐留期間：詳細勘探，伺機著陸火星

“天問一號”是中國首次火星探測任務，也是個高度復雜的任務，將一次性實現火星環(huán)繞、著陸和巡視三大工程目標，以及通過13臺科學儀器對火星進行全方位科研，任務整體難度巨大。此前中國對火星的詳細了解有限，目標著陸區(qū)域的最新地形地貌和氣象條件等也可能相對科研成果有一定出入，著陸器/巡視器組合體也必須依賴穩(wěn)定運行的環(huán)繞器才能成功。因而，入軌火星后必須采取分步走的策略。

“天問一號”于2月10日近火制動、成功進入了周期約10個地球日的低傾角大橢圓環(huán)火軌道，隨后于2月15日遠火點機動調整軌道傾角，成功進入了能探測火星全球的高傾角橢圓環(huán)火軌道，然后就是本次進入停泊軌道的操作，多個操作確保了環(huán)繞器的穩(wěn)定運行和后續(xù)的對火觀測。

3月4日，中國航天正式公布首批“天問一號”拍攝的全色圖像，分辨率約0.7米，成像區(qū)域內火星表面小型環(huán)形坑、山脊、沙丘等地貌清晰可見

在目前的停泊軌道駐留階段，環(huán)繞器的7臺載荷已經全部開機進行初步的科學探測，實現地球和火星之間的穩(wěn)定通信，為未來著陸火星的巡視器提供信號中繼服務。每隔兩天時間，它抵達一次近火點，距離火星僅280千米左右，載荷中的中分辨率相機、高分辨率相機、光譜儀等將對烏托邦平原南部等低緯度預選著陸區(qū)域的地形地貌、沙塵天氣等進行詳查，評估火星環(huán)境和著陸時機可行性。

在經過3個月左右的詳細勘察后，環(huán)繞器將進行一定軌道調整并與著陸器/巡視器組合體擇機分離，后者開始獨立的約7分鐘火星著陸過程。由于火星和地球之間的漫長距離導致幾十分鐘通信時延，航天人不可能控制著陸過程，而必須讓著陸器全自主完成這“黑色七分鐘”旅程。