3000N的軌道控制發動機點火15分鐘後,中國首個火星探測器天問一號近火制動成功,於2021年2月10日19點52分進入了近地點軌道為400千米、週期約為10個火星日、傾角約為10o的大橢圓軌道,這是繼阿聯酋希望號在2月9日入軌火星後近期第二個到達火星的探測器。
第一次火星探測就包含了繞、落、巡三個重大目標,第一步環繞火星已經取得成功,當然接下來的任務是會逐漸將軌道逐漸調整到265×12000千米(7.8小時),只有這樣才能更好的為後續探測以及登陸以及未來的火星着陸器和巡視器通訊中繼任務!
着陸器什麼時候開始登陸火星?
去年剛成功帶回月壤樣品的嫦娥五號,從2020年11月28日20時58分制動進入環月軌道,於12月1日22時57分,着陸器開始登陸月球,並且於23時11分成功着陸月球風暴洋北部,總共在軌道上“休整”了三天,那麼天問一號着陸器也將在短短數天後將要執行激動人心的火星登陸任務嗎?
不過據國家航天局公佈的消息,天問一號着陸器預計將於5月份在火星北半球的烏托邦平原着陸,要等整整三個月,相信大家非常焦急!不過有一個消息傳來,美國的毅力號探測器將於8天后的2月18日到達火星,但它可沒工夫在軌道上繞圈圈,將直接減速插入火星着陸軌道,並且計劃將在當天登陸耶澤羅撞擊坑附近!
為什麼美國探測器能當天登陸,天問一號卻要繞圈三個月?
難道我們的技術真比美國差嗎?其實準確地説能登陸火星,技術都差不多,唯一有差別的是美國技術已經多次驗證,迄今為止在火星登陸的大部分探測器都是NASA發射的,可見他們實力之雄厚!
登陸火星,美國測試過不少方法,其中最能勾起大家回憶的勇氣號在2004年1月3日登陸火星的震撼場景,使用充氣囊緩衝的方式取代最後的反推火箭蹦蹦跳跳着陸火星,它的大致過程如下:
勇氣號在進入火星大氣層後的減速的最後階段(着陸前2分鐘),探測器會打開降落傘,20秒後丟棄部分外殼,露出着陸器,最後6秒時氣囊重啓,並點燃反推火箭,距離火星表面約15米時,切斷降落傘繩,着陸器隨氣囊着陸火星表面,然後彈跳滾動數次後會慢慢停止,然後氣囊放氣,着陸成功,準備釋放火星車!
當然後期的洞察號降落又是另一種風格,不過洞察號降落也是最常規的反推火箭減速進入火星大氣層,經過大氣層阻力減速後超音速打開降落傘減速,最後拋棄降落傘,減速、懸停選址、反推着陸等過程,當然這也是最經典的降落過程。
從技術角度而言,中國既然準備了火星登陸計劃,那麼技術就不會差多少,最多的只是經驗,不過我國已經有多次月球登陸經驗,相信也是勝券在握,但問題是為什麼我國的天問一號着陸器要等三個月?
其實天問一號就缺少一份火星地圖,儘管我們可以在網上下載高清火星地圖,甚至可以GOOGLE MARS獲取火星極其詳細的表面地形資料,但很抱歉,這些地圖可以作為參考,但卻無法作為導航以及着陸地選擇使用,因為太粗糙了,而且沒有三維地形數據。
所以天問一號軌道器將在三個月內準備火星地圖,並且將詳細調查火星烏托邦平原上的兩個預定着陸點,這裏是火星的古海洋,還有古河道沖積形成的平原,假如火星上存在生命,那麼在烏托邦平原是最有可能的!
天問一號的軌道器將以什麼方式着陸火星?
暫時還無法瞭解天問一號的着陸細節,但它降落的過程和洞察號應該非常相似,只是洞察號是從地球發射,與火星相遇時直接降落火星,因此它切入火星大氣層時的速度大約為5500米/秒,天問一號則是火星環繞速度,如果按大致圓形、軌道器探測火星表面判斷,那麼它的速度不會超過5千米/秒(軌道越高,環繞速度越低),下面為洞察號降落過程:
1、時間3:47,距離火星表面約125千米時候進入火星大氣層,速度為5500米/秒,護熱盾最高温度1500℃,開始火星大氣層穿越。
2、時間3:51,距離火星表面約11.1千米高度,打開降落傘(速度:385米/秒(超音速)),拋棄護熱盾,打開着陸液壓支撐架。
3、時間3:52,開啓雷達探測火星地面高度
4、時間3:53,距離火星表面1千米,拋棄降落傘,此時速度為60米/秒,反推火箭點火準備着陸;
最後會經過懸停避障階段,因為火星表面可能有巨石,也可能崎嶇不平,但地球和火星之間路途遙遠,無法遙控着陸,洞察號需要自行判斷着陸點,選擇最平坦的區域,然後緩速下降,最終成功着陸火星表面。
天問一號也逃不開同樣的過程,只是從火星軌道切入大氣層速度會比較低一些,因為還有在軌減速後才會進入火星大氣層,速度會更低,但各個過程都不會少,從理論上看,減速進入環繞軌道需要消耗大量的燃料,NASA的毅力號沒有軌道器,不減速入軌直接降落是明智的。
而天問一號,則因為有一個軌道器,所以不得不消耗大量燃料減速入軌,當然有環繞探測器就相當於有一個在火星軌道上的中繼以及領路人,同時也將獲得大量火星地面上無法獲取的數據(NASA不缺火星環繞探測器,當前軌道上NASA有三個探測器,還有一輛火星車,和固定的洞察號)。