天问一号探测器由环绕器和着陆巡视器“两兄弟”组成。随着天问一号探测器成功实施两器分离，一路披荆斩棘、生死与共的“兄弟”俩依依惜别，各奔东西、各担使命。3小时后，“着陆巡视器兄弟”成功穿越火星大气，在火星表面实现软着陆，开启“脚踏实地”的火星探测之旅。而“环绕器兄弟”则点火上升再次进入环火轨道，开启了自己在“太空职场”的新征程，从原先的“星际飞行器”变成着陆器与地球之间的“中继通信卫星”，同时继续进行环火探测。

在太空“职场”“履新”

据介绍，环绕器在停泊轨道上运行1圈后会到达近火点，进行第四次近火制动，之后进入中继轨道，并在这一轨道运行约3个月，执行与着陆巡视器的中继通信任务，为地面和着陆巡视器搭建沟通的桥梁。

完成中继任务后，环绕器将在近火点进行第五次制动降轨，进入使命轨道。利用环绕器上搭载的7种有效荷载设备，对火星表面及其次表层开展科学探测，完成火星全球遥感探测任务。

在距离地球近3亿公里的轨道上，将巡视器的数据“中继”传回地球，环绕器的新职责并不轻松，相当于要在自身不断做着飞行运动的情况下，瞄准2米开外的一个绣花的针孔，并时刻保持住瞄准状态。

在执行数据中继任务时，环绕器需要驱动太阳电池阵对准太阳方向，以保证自身电能的供应。

同时，需要高增益天线跟踪地球、中继天线指向巡视器以建立数据“鹊桥”。环绕器需要同时实现对巡视器、地球、太阳3个目标的高精度同步指向控制，需要有“八面玲珑”的素质。

巡视器、火星车从火星表面发回的探测数据，是由环绕器测控数传分系统的器地、器火通道负责传输的。面对如此远距离的器间中继通信，在无法观察遥测的情况下，如何保障通信的

拥有“聪明的大脑”

火星环绕器如此“聪明能干”，离不开八院研制的制导、导航及控制（GNC）分系统。这一系统赋予环绕器“聪明的大脑”，在面对各种复杂情况时，能自主判断、自主决策、自主执行。

在天问一号探测器地火转移飞行过程中，要确保探测器姿态指向的稳定、太阳翼对日定向保证能源、定向天线指向地球保证数据通信链路；在环绕火星飞行期间，还需要增加中继天线指向火星车的任务要求。这些任务执行的依靠就是环绕器大脑——GNC单元，它采用三套独立CPU同步计算、三机相互诊断的方式运行。

据介绍，环绕器三机模式同步运行的“大脑”，首先设计了精确的时间对准机制，保证三台独立的CPU，可以实现复杂运算过程的同步计算和结果输出、彼此数据的同步交互和故障诊断，以及控制模式的同步转换；其次，尽可能地缩短对存储区进行检错纠错的时间周期，使得存储区每个地址的数据在受到空间粒子影响而发生“翻转”时，可以及时、准确地被纠正，一台CPU运行不正常或计算结果不正确时，可以被及时隔离，从而确保这个关键大脑的准确可靠运行。

截至目前，环绕器GNC单元在任务过程中，已经历了700多次空间单粒子“翻转”，经受住了复杂严峻未知的空间环境各种洗礼和考验。

我的状态还好吗？环绕器“聪明的大脑”每时每刻都会问自己，“三省其身”。为确保身体健康，环绕器GNC采用三重自主故障诊断和重构策略。根据三重诊断的结果，对故障单机数据首先进行隔离，利用正常工作的单机完成重构；对连续故障的单机，自主执行复位、重启等操作；持续判断故障单机能否恢复，并具备再次接入系统的条件。

对于每一项控制任务，环绕器的GNC分系统所想的是要调动所具备的全部能力来完成。由于距离遥远、通信延迟等问题的存在，环绕器面对故障时必须自己诊断、自己寻找解决方案，全自主地调用可能的执行机构来完成任务。自主进行复杂的切换逻辑，并在切换过程中保证探测器姿态稳定和状态安全，是环绕器“聪明的大脑”的法宝之一。

我的任务完成了吗？环绕器GNC系统利用相关测量单机的数据计算，“聪明的大脑”就可以判断自己是否完成了任务。为了保证中途修正、制动捕获、轨道调整等速度增量的控制精度，环绕器在轨飞行控制过程中，八院环绕器GNC团队还会时刻关注着它，并通过多重修正措施，确保“大脑”能够准确判断出任务是否执行结束，这也是环绕器GNC系统的另一法宝。

勇敢闯荡浩瀚宇宙，凭借自己的观察力、思考力与执行力，环绕器圆满完成了从“星际飞行器”到“中继通信卫星”的华丽变身，成功踏上“太空履新”之旅。