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全球44次實施火星探測成功率竟不到50% 著陸火星有多難?

來源:解放軍報

2021年5月15日,經過295天的太空之旅,我國首個火星探測器天問一號成功著陸火星。中國首次火星探測任務一戰即勝,一氣呵成。中國科學院院士葉培建興奮地說:“這是一次教科書式的著陸,落得非常漂亮。”

這一落,是中國智慧、中國方案與中國力量的結晶。

這一天,中國問天之路再上新臺階,中華民族向更遙遠的深空又邁出了一大步。

航天科技集團五院天問一號探測器總體主任設計師王闖說,天問一號的成功著陸,是一次做好了全面準備與充足預案的勝利。

著陸火星有多難?

在天問一號著陸巡視器成功著陸火星之前,世界各國共實施了44次火星探測活動,完全成功的探測任務只有19次,成功率不到50%。

著陸,是火星探測中風險最高的環節。迄今為止,人類成功登陸火星的探測器只有9個。天問一號的成功著陸,讓火星第一次留下中國人的印跡。

著陸難,難在著陸過程的復雜。

從分離到著陸的短短9分鐘內,天問一號著陸巡視器的運行時速從約2萬公里/小時降為零,其間需要經歷氣動減速、降落傘減速、動力減速、著陸緩沖等多個環節。作為著陸巡視器的主發動機,7500N變推力發動機是動力減速環節的主要工具,使天問一號實現“最后一腳”穩準剎車。這種“太空剎車”方法已在嫦娥三、四、五號探測器落月過程中連續三次成功實施,天問一號著陸巡視器的7500N變推力發動機正是落月用變推力發動機的2.0版。

著陸難,難在火星環境的不確定。

不同于月球表面似真空,火星表面有一層稀薄的大氣,且很不穩定,會不時地出現風或沙塵暴。在降落過程中,著陸器與火星表面的大氣會劇烈摩擦,為了防止被“燒糊”,著陸器上增加了一個防熱大底,原本可以“伸出去”的發動機被“兜起來”了。有限的艙體空間限制著發動機的尺寸,天問一號變推力發動機的高度比嫦娥三號變推力發動機要縮小超60%,推力等主要能指標卻保持不變,“小個子”要爆發出“大能量”,這意味著發動機必須更結實。

著陸難,還難在全程只能由探測器自主控制。

火星與地球距離遙遠,信號還沒跑到地球,探測器已經“收工”了。對于身在遙遠異鄉的天問一號來說,所有動作觸發條件的測量、判斷以及執行,均是自主測量、自主判斷、自主控制。在著陸巡視器降落過程中,雷達等探測設備會像眼睛一樣盯著火星地面,測量它距離地面高度等參數,這些參數進入制導、導航與控制系統,由這個睿智的“大腦”計算出對發動機的推力要求。發動機會按照預設的時序和實時的指令完成變推力調節,讓著陸巡視器慢下來,最后以很低的速度穩穩落在火星表面。

據悉,天問一號著陸巡視器著陸后,祝融號火星車將在七八天后以3個火星日為一個周期,開始它的工作。

祝融號火星車總共搭載了6種有效載荷。

用于火星巡視區地形地貌探測的導航地形相機,主要用于拍攝火星表面的圖像,規劃火星車巡視的路徑;次表層探測雷達,用于探測火星巡視區的土壤結構以及土壤下是否有水或冰的存在;火星表面成分探測儀與多光譜相機,用于探測火星巡視區表面的元素、礦物和巖石類型。

除此之外,還有兩臺探測環境的儀器:火星表面磁場探測儀與火星氣象測量儀。有科學家認為,火星沒有全球的磁場,僅有局部的磁場。火星表面磁場探測儀可以將巡視區的磁場一探究竟?;鹦菤庀鬁y量儀主要用于測量巡視區的風速、風向、氣壓、氣溫等大氣物理特征。

從2016年1月首次火星探測任務立項至今,已經過去了5年。這5年,中國航天事業大踏步前進。中華民族問天之路或許充滿曲折與艱險,但永遠滿載勇氣與希望。

標簽: 全球 火星 探測 活動 著陸

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