天问一号拉开行星际探测序幕 上海航天专家：探测器自主导航技术将进一步发挥重要作用
新民晚报讯（记者 叶薇）“随着天问一号火星探测器于2020年7月成功发射，正式拉开了我国行星际探测的序幕，在接下来的小行星、木星系和太阳系边际探测任务中，探测器自主导航技术将进一步发挥重要作用。”今天上午，第十届航天技术创新国际会议上，中国航天科技集团有限公司上海航天技术研究院院长助理刘付成介绍了我国行星际探测自主导航技术相关情况。
刘付成说，行星际探测飞行对应更大的时间和空间跨度，以木星系及更远的太阳系边际探测任务为例，飞行时间达到10-30年，飞行距离达到100倍日地距离，通信延时以小时计，在如此大的时间和空间跨度下，探测器应减少对地面的依赖，具备全自主生存能力，而自主导航是保持正确飞行路线和飞行姿态控制的前提。因为，在行星际空间中，必须准确知道探测器自身的位置和目标的位置，才能为探测器规划出正确路线飞行，并计算姿态指向，实现巡航飞行的同时，完成对行星科学探测和对地球通信等任务。
此外，现阶段以地面站无线测量为主的导航方式，难以实现小行星、行星卫星等天体轨道的高精度测量，因此无法提供天体接近和环绕阶段的相对导航信息，这类行星际探测任务场景中，也必须采用探测器自主导航技术。
飞向宇宙更远空间的过程中，可采用的自主导航包括X射线脉冲星测距导航、恒星光谱测速导航和光学自主导航等方式。其中，光学自主导航可以通过图像目标识别和特征提取，完成位置、速度等导航信息的提取，是支撑我国未来进一步行星际探测的重要技术之一。
行星际光学自主导航面临太阳光照条件变化、行星大气模型不够准确，以及测量时间基准和空间运动的对准等难题。在我国首次自主火星探测任务中，中国航天科技集团有限公司上海航天技术研究院采用“可见光+红外双波段光学导航敏感器”，提出了动态边缘图像自适应识别、椭球边缘拟合和自主时空基准对准等方法，成功验证了火星接近段和环绕段自主导航技术，证明了光学自主导航在行星际探测任务中的有效性。
后续的行星际探测任务中，一次任务的飞行距离将更远、探测目标更多，飞行路线更加复杂，对导航路标天体的自主规划提出了更高要求。中国航天科技集团有限公司上海航天技术研究院研制团队将密切跟踪我国行星际探测计划，扩展光学自主导航技术应用场景，为我国木星系及更远的太阳系边际探测任务贡献智慧。