楠木軒

剛剛,成功了!

由 無英 發佈於 科技

5月15日

我國首次火星探測任務

天問一號探測器

在火星烏托邦平原南部預選着陸區着陸

在火星上首次留下中國印跡

邁出了我國星際探測征程的重要一步

後續

祝融號火星車將依次開展

對着陸點全局成像、自檢駛離着陸平台

並開展巡視探測

祝賀!

天問一號成功着陸火星!

凌晨1時許,天問一號探測器在停泊軌道實施降軌,機動至火星進入軌道。4時許,着陸巡視器與環繞器分離,歷經約3小時飛行後,進入火星大氣,經過約9分鐘的減速、懸停避障和緩衝,成功軟着陸於預選着陸區。兩器分離約30分鐘後,環繞器進行升軌,返回停泊軌道,為着陸巡視器提供中繼通信。後續,“祝融號”火星車將依次開展對着陸點全局成像、自檢、駛離着陸平台並開展巡視探測。

模擬動畫

“天問一號”闖過“恐怖9分鐘”,

背後到底有多難?

天問一號由環繞器和着陸巡視器組成

這次天問一號的成功軟着陸,書寫了中國航天的又一個傳奇。

這一步實在太難、太驚險了。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兇險和驚心動魄的“恐怖9分鐘”。整個降落過程大致分為進入-下降-着陸三步,簡稱為EDL(Entry、Descent、Landing)。天問一號在進入火星大氣層以後首先借助火星大氣,進行氣動減速,這個過程要克服高温和姿態偏差。

氣動減速完成後,天問一號的下降速度也減掉了90%左右。緊接着,打開降落傘進行傘系減速,當速度降至100米/秒時,通過反推發動機進行減速,由大氣減速階段進入動力減速階段。

天問一號着陸巡視器開傘模擬圖

在距離火星表面100米時,進入懸停階段,完成精避障和緩速下降後,着陸巡視器在緩衝機構的保護下,抵達火星表面。

天問一號懸停避障後着陸模擬圖

總的來説,整個過程天問一號在9分鐘內將約2萬千米/小時的速度降至0米/小時。

天問一號着陸全程示意圖

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“EDL”這一階段,這也是火星探測最大的難點。難就難在,這個過程需要融合氣動外形、降落傘、發動機、多級減速和着陸反衝等多項技術才能實施軟着陸,而且整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。譬如,首當其衝的減速問題上,超音速降落傘是難度最大的一個環節,天問一號在使用降落傘時要保證在超音速、低密度、低動壓下打開,而這個過程存在開傘困難、開傘不穩定等問題。

值得一提的是,雖然此前我國已有月表着陸經驗,但是此次天問一號火星軟着陸任務更加艱難。

其一,與月球探測任務相比,火星探測不僅要面臨最遠4億公里的遙遠距離,通信時延單程達到20分鐘左右,因此整個着陸過程相距遙遠的地球來不及做任何處置,只能靠天問一號自主完成。

其二,火星環境與地球環境有較大差異,火星大氣稀薄,受季節、夜晝、火星風暴等影響非常不穩定;同時,表面地形複雜,遍佈岩石、斜坡、溝壑等障礙物,塵暴較地球也更為嚴重。面對這樣的未知環境,我國沒有火星大氣模擬實測手段,也沒有經過飛行驗證後的數據。可以説,以上種種因素都給着陸火星帶來極大難題,任何一個因素考慮不周,都可能功敗垂成。

為此,早在“EDL”前,天問一號在火星停泊軌道上就對着陸區進行了詳查預探測,獲取了大量的着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,以確保安全着陸。在上述這些措施的基礎上,我國科研人員還在國際上首次採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。

着陸在火星北半球烏托邦平原的天問一號

天問一號成功登陸火星後,我國第一輛火星車“祝融號”將在着陸一個星期後駛出着陸平台,開啓中國首次火星巡視之旅。屆時,我國將成為世界上第一個首次通過一次任務實現火星環繞、着陸、巡視探測的國家,也將成為世界上第二個實現火星車安全着陸和巡視探測的國家。

經過這一趟驚險闖關,

我們的着陸巡視器終於踏上紅色大地了

火星,我們來啦!

讓我們一起期待

祝融號在火星的表現吧

來源/三峽晚報綜合人民日報、上觀新聞

編輯/鄭支良 實習生/趙子瀟 二審/周泉 終審/李剛