【文/观察者网专栏作者 石豪】
北京时间2021年2月15日17时，天问一号火星探测器成功实施捕获轨道远火点平面机动，将探测器轨道调整为经过火星两极的环火轨道，并将近火点高度调整至约265千米。
从横着绕火星赤道，变成竖着绕火星两极，天问一号相当于做了一个漂亮的“侧手翻”，那么我们就来一起看一看这个“侧手翻”是怎么做的，以及，为什么要做。
远火点机动
天问一号的“侧手翻”，是在2月10日“刹车”进入的大椭圆火星轨道上完成的。这条轨道的参数是近火点高度约400千米、远火点高度约180000千米、周期约10个地球日、轨道倾角约10°。
2月10日“刹车”的天问一号探测器处在这条轨道的近火点，2月15日17时，正好是半个轨道周期——5天，探测器恰好运行到远火点，可以进行机动。
天问一号探测器远火点变轨示意图 | 图片来源：央视新闻
那么，为什么一定要在远火点把天问一号的轨道面立起来呢？
答案很简单：为了省燃料。
我们知道，航天器可以按照一定参数的轨道绕天体飞行，这些轨道参数有的表征轨道的大小“大不大”，有的表征轨道形状“圆不圆”，当然也有表征轨道平面是“平着”还是“竖着”的。
如果想在不改变轨道大小和形状的情况下，单纯把轨道面“竖起来”，那就要进行一次名叫非共面转移的轨道机动。
非共面转移示意图 | 图片来源：《宇航概论》，作者：胡其正、杨芳
借用经典教科书的示意图，虚线是初始轨道，实线是变轨后的轨道，只需要在两条轨道的交点给航天器一个合适的速度增量，航天器的轨道面就会发生改变。
一般来说，新旧轨道的交点就是轨道离天体最近和最远的点，对于人造地球卫星而言叫近地点、远地点，对环绕火星的天问一号而言就是近火点和远火点。
根据齐奥尔科夫斯基公式，速度增量是和燃料消耗直接相关的，要改变的速度越多，燃料消耗就越大，对探测器携带的燃料消耗就越多。
再根据开普勒第二定律，探测器在近火点的速度更快，远火点速度更慢，我们可以简单地画出近火点和远火点进行非共面转移所需的速度改变量：