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天問·探路火星|成功登火!天問一號安全度過“恐怖9分鍾”(2)

2021-05-15 11:06:29澎湃新聞

除了減速設計,火星進入方案的選擇也至關重要,甚至可以說決定“生死”。因為,從開始踏上進入點的那一刻起,天問一號就迎來了此次探火旅程中最為凶險、最為驚心動魄的“恐怖 9 分鍾”。目前,人類火星探測任務成功率僅有五成左右,大部分失敗都是折戟在“進入/下降/著陸(簡稱 EDL)”這一階段。

“火星探測最大的難點就是 EDL,這個過程需要融合氣動外形、降落傘、發動機、多級減速和著陸反衝等多項技術才能實施軟著陸。每個環節都必須確保精準無誤,差一秒都可能造成整個任務的失敗。”航天科技集團五院天問一號探測器總設計師孫澤洲說。為此,早在 EDL前,“天問一號”在火星停泊軌道上就對著陸區進行了詳查預探測,獲取了大量的著陸區地形地貌的數據,並對火星塵暴發生的概率進行了評估;同時,火星探測器繼承了嫦娥三號、四號、五號成熟的懸停、避障技術,以確保安全著陸。“在上述這些措施的基礎上,我們還在國際上首次采用了基於配平翼的彈道-升力式進入方案,以降低火星大氣參數不確定性帶來的風險,提高適應能力。”

據航天五院總體設計部⽕星探測器總體主任設計師王闖介紹,天問⼀號在進⼊⽕星⼤⽓層以後⾸先借助⽕星⼤⽓,進⾏⽓動減速,這個過程它克服了⾼溫和姿態偏差。⽓動減速完成後,天問⼀號的下降速度也減掉了90% 左右。緊接著天問⼀號打開降落傘進⾏傘係減速,當速度降⾄100米/秒時,天問⼀號通過反推發動機進⾏減速,由⼤⽓減速階段進⼊動⼒減速階段。在距離⽕星表⾯100⽶時,天問⼀號進⼊懸停階段,完成精避障和緩速下降後,著陸巡視器在緩衝機構的保護下,抵達⽕星表⾯。

總的來說,整個過程天問⼀號在9分鍾內將約2萬千⽶/⼩時的速度降⾄到0⽶/時。值得⼀提的是,雖然此前我國已有⽉表著陸經驗,但是此次天問⼀號⽕星軟著陸任務更加艱難。⼀⽅⾯⽕星表⾯存在⼤⽓(⽕星表⾯⼤⽓的密度是地球表⾯⼤⽓密度的 1%左右),此外,火星表麵地形複雜,遍布岩石、斜坡、溝壑等障礙物;火星塵暴較地球更為嚴重。這些因素給著陸火星帶來了極大難題,安全著陸風險非常高;另⼀⽅⾯⽕星離地球距離更加遙遠,最遠4億公裏,通信時延單程達到 20 分鍾左右,因此整個著陸過程相距遙遠的地球來不及做任何處置,隻能靠天問⼀號⾃主完成,經曆“未知9分鍾”。

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