航天航空:耗時(shí)95天選擇地點(diǎn),祝融號(hào)火星車著陸一把成功
發(fā)布時(shí)間:2021-05-18
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航天航空:耗時(shí)95天選擇地點(diǎn),祝融號(hào)火星車著陸一把成功

5月15日早晨,在經(jīng)歷“恐怖七分鐘”之后,祝融號(hào)火星車穩(wěn)穩(wěn)地著陸在火星表面,我國(guó)也成為第三個(gè)安全降落在火星的國(guó)家。

耗時(shí)95天選擇地點(diǎn),祝融號(hào)火星車著陸一把成功

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2月10日,在經(jīng)過(guò)將近7個(gè)月的飛行之后,天問(wèn)一號(hào)開(kāi)始點(diǎn)火制動(dòng),順利進(jìn)入環(huán)火星軌道。在這之后,天問(wèn)一號(hào)多次調(diào)整軌道,以更好地搜尋著陸點(diǎn)的數(shù)據(jù)。從被火星捕獲到著陸火星表面,天問(wèn)一號(hào)為什么要耗費(fèi)三個(gè)多月的時(shí)間呢?

耗時(shí)95天選擇地點(diǎn),祝融號(hào)火星車著陸一把成功

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事實(shí)上,選擇著陸地點(diǎn)并不是一件那么容易的事情。合適的著陸地點(diǎn)要滿足兩個(gè)條件:一個(gè)是可行性,另一個(gè)是科研價(jià)值。保證著陸器的安全是第一要?jiǎng)?wù),因此著陸地點(diǎn)要開(kāi)闊平坦。如果著陸地點(diǎn)都是山的話,那么它撞山的概率就很高。同樣,如果地面崎嶇不平的話,在著陸到表面的時(shí)候,著陸平臺(tái)的四個(gè)撐腳就有可能會(huì)不在同一水平面,就有可能造成火星車的翻覆。

在確保安全之后,我們要讓火星車的價(jià)值得到更好地展現(xiàn)。因此,我們要著陸在物質(zhì)豐富、地表層次復(fù)雜的地方,好讓祝融號(hào)火星車得到更多的火星數(shù)據(jù),科學(xué)家也能從中解出更多火星的秘密。還有一點(diǎn),我們不能登陸別人去過(guò)的地方,因?yàn)檫@種東西只有第一,沒(méi)有人會(huì)記得第二。

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為了選擇適合的地點(diǎn),天問(wèn)一號(hào)首先要拍攝大量的火星表面照片。一般來(lái)說(shuō),火星環(huán)繞器上有高、中分辨率兩種相機(jī)。中分辨率相機(jī)一次可以拍攝一大片區(qū)域,但精度不是那么理想。高分辨率相機(jī)更能還原表面細(xì)節(jié),但是拍攝的區(qū)域太小。但是,當(dāng)這兩種相機(jī)結(jié)合在一起的時(shí)候,我們就能同時(shí)獲得想要的分辨率和覆蓋率。此次,祝融號(hào)火星車的著陸地點(diǎn)是烏托邦平原,此前它的圖像數(shù)據(jù)并不夠多,因此我們花了那么多時(shí)間,就是為了更好的研究這個(gè)著陸地點(diǎn),確保著陸器的安全。

在明確了著陸地點(diǎn)之后,我們還要等待天時(shí)。眾所周知,火星上經(jīng)常出現(xiàn)全球性沙塵暴。1971年,前蘇聯(lián)的火星探測(cè)任務(wù)就遇到了沙塵暴,不僅環(huán)繞器沒(méi)拍到東西,著陸器在釋放的時(shí)候也出現(xiàn)了故障。我國(guó)祝融號(hào)火星車使用太陽(yáng)能作為動(dòng)力,而太陽(yáng)能面板最怕的就是沙塵暴。一旦塵埃完全覆蓋住面板,火星車將失去所有動(dòng)力。而研究顯示,五月中旬是火星天氣最好的時(shí)候。

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在排除一切障礙之后,就到了緊張又刺激的火星著陸環(huán)節(jié)。目前,著陸火星主要有三種方式。第一種是氣囊彈跳式,它用多個(gè)氣囊包裹住火星車,成本低且方式簡(jiǎn)單,但是著陸精度并不高。第二種是反推著陸腿式,它成本較高且更復(fù)雜一些,但它的著陸精度也隨之提高。第三種是空中吊車,它的技術(shù)難度是最大的,也是目前最先進(jìn)的方式,今年美國(guó)宇航局的毅力號(hào)就是采用這種方式。不過(guò),作為第一次登陸火星的我們來(lái)說(shuō),采用中間這種方法是最明智的,它可以提高著陸的成功率。

著陸的第一階段是氣動(dòng)減速階段,天問(wèn)一號(hào)在被火星捕獲的時(shí)候相對(duì)火星速度達(dá)到了5千米/秒,而在這一階段依靠火星大氣的阻力,可以將其速度降到460米/秒。此時(shí),大氣阻力已無(wú)法進(jìn)一步降低速度,由此它打開(kāi)了降落傘,用大約90秒的時(shí)間將速度進(jìn)一步降至95米/秒。

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緊接著就是動(dòng)力減速階段,它會(huì)拋掉大底和背罩,露出著陸平臺(tái)和火星車。而后平臺(tái)上的反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,進(jìn)一步把速度降低到3.6米/秒。最后在距離表面100米的高度上進(jìn)行懸停避障,仔細(xì)觀察表面并尋找更安全的著陸地點(diǎn),然后通過(guò)四個(gè)著陸緩沖腿進(jìn)行軟著陸。

這整個(gè)過(guò)程很短暫也很復(fù)雜,由于地球和火星的單向通信延時(shí)達(dá)到11分鐘,因此這整個(gè)過(guò)程只能靠探測(cè)器自主執(zhí)行。


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