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天问一号是如何飞往火星的？这里有个常见的误区，有人可能会说：“两点之间直线最短，瞄准火星沿直线飞过去就好了！”但实际情况是，地球和火星是按各自的轨道以不同的速度绕着太阳公转，地球和火星之间的平均距离为2.25亿公里，其中最近的时候距离为5500万公里，最远的时候距离为4亿公里。如果沿直线飞往火星，等探测器到达时火星早已经远离了发射时预设的位置。
此次“天问一号”在奔火“征途”中，需要经过：发射段、地火转移段、火星捕获段、火星停泊段、离轨着陆段和科学探测段六个飞行阶段，其中技术风险最高的环节之一是火星捕获，由于火星捕获窗口的唯一性，捕获的成败决定了火星探测任务的成败，这一点火制动的过程通常被形象地称为“踩刹车”。刹车踩早了，探测器速度降得过低，探测器会坠入大气层撞击火星；刹车踩晚了，探测器就不能被火星引力捕获，会飞离火星。此次“天问一号”飞行过程中，探测器会受到入轨偏差、控制精度偏差等各种因素的影响，而且由于探测器长时间处于无动力飞行状态，微小的位置速度误差会逐渐累积和放大。如果不进行修正，将使探测器错过火星，导致“差之毫厘，谬以千里”的严重后果。因此执行飞行任务时，需要制定地火转移轨迹中途修正控制策略，包括每次修正的时机、每次修正所需数据的测量和实施都至关重要。完成对应的探测器姿态和轨道的测量、控制，才能确保探测器始终飞行在预定的轨道上。
探测器飞行靠什么导航定位？
探测器在漫漫太空中行进，就像轮船航行在茫茫大海上，不同的是飞离地球后就无法使用北斗导航系统或GPS来定位。那么探测器在太空中靠什么分辨方向、导航定位呢？其实上是通过“看星星”。天问一号探测器在 “奔火”的过程中就是通过一个“看星星”的利器——星敏感器来导航，它能清楚拍到几光年之外的恒星，可以通过拍照，比对星图，来测算位置。环绕器上的星敏感器，能帮助天问一号准确飞行；着陆巡视器上的星敏感器，将帮助探测器稳稳着陆。为了准确实现在火星着陆和巡视的任务，在天问一号飞近火星的过程中，中国航天人将装有长焦镜头的导航敏感器当做一只“千里眼”，利用它可以在最远1000万公里的距离识别火星，可以在飞近火星的过程中通过对火星成像，利用火星图像计算火星的形心位置和视半径大小，即能自主适应火星从点目标到面目标、从弱目标到强目标的火星图像提取，并结合估计算法获取探测器相对于火星的实时位置和速度信息，从而实现即使没有外部导航信息，也能够在深空飞行中自主找到前进的道路。