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火星一号计划火星一号计划是单程之旅你如何看待申请者们这一选择

图为天问一号着陆想象图

大家知道,2021年是火星探测一个非常关键的一年,有三颗火星探测器奔向火星,而且有两台火星车计划将在火星上着陆,那么在火星上着陆会遇到哪些技术问题呢

图为天问一号想象图

我们的天问一号带着陆器和火星车,计划要五月在火星着陆。大家也都听说过了,火星着陆这个过程被称为“魔鬼7分钟”,这个名称一听就够吓人的。那么到底登陆火星有哪些关键的难题?一说到这儿,可能有的听众说,哎呀,火星着陆器着陆的时候跟火星大气剧烈摩擦,表面烧得跟一团火似的,恐怕这是它最难的地方吧?其实不是这样,火星着陆器确实有这个进入大气层以后和大气层剧烈摩擦的过程,但是它的技术的难点并不在这里。

图为天问一号探测器

我们可以把在火星着陆跟在月球着陆,以及返回地球做一个比较。大家知道月球没有空气,所以降落伞是没用的,着陆时要降低速度只能靠着反冲火箭来减速,而载人飞船上的航天员要返回有稠密的大气层的地球,靠什么减速呢?我们主要靠降落伞,只是在接近地面的时候再使用反冲火箭。但是火星不一样,它介于这两个天体之间,它有大气,但是大气非常地稀薄,所以我们采用的方式既不同于基本靠反冲火箭的月球,又不同于主要靠着降落伞减速的地球,所以这个技术比较复杂,它是一种多种技术的结合,难点也就反映在各种技术怎么衔接的、每一个过程怎么能执行得非常完美,所以这是一个综合实力的大比拼,能否成功涉及到每项技术是否完善、动作是否执行得完美。

我们以欧洲空间局那两次登陆为例,它搞了两次火星登陆,但是全都失败了,当然了,它的两个轨道器都成功地围绕着火星运行,那么上次欧洲空间局这个火星车着陆是在什么时候失败的呢?是在最后的关键的时刻,距离着陆就差50秒钟时间了,但是失联了没有信号了,跟地面失去了联系。后来的检查结果显示实际上它最后的速度太大,撞击到了火星的表面。

图为坠毁的欧空局探测器想象图

那我们看看它们具体的过程:它在高度121公里的时候进入到大气层,进入到大气层的速度大概是每秒5.8公里,进入到大气层里头就自由下落,和大气层剧烈地摩擦生热,所以表面跟一团火似的。若等它降到45公里高度的时候,这个气动加热是最严重的,但是还继续加热,降落到11公里的时候这个时候速度大概是每秒0.5公里了。因为它在大气摩擦过程中,既生热而且也使它的速度变化,这时候才展开降落伞。所以在什么高度上展开降落伞,其实也是一个重要的环节。

展开降落伞以后,速度降下来了,再往下落,一直降落到7公里的时候,速度只有每秒88米了,这时候就抛掉了热屏蔽罩,一直到1.2公里的时候它抛掉了降落伞,在1.1公里的时候点燃反冲火箭减速,等到距离火星表面两米的时候就关掉反冲火箭这个发动机,但是在最后两个关键的环节都出了问题了。

图为欧空局探测器坠毁现场

问题出在哪儿了?后来经过分析,就是它的降落伞提前抛掉了,使得速度达不到要求,如果仅仅出了这个问题,反冲火箭也能对它进行补偿,但是反冲火箭点火的时间也出现问题了,按照计划,它应当点火时间有30秒,但实际上它点火时间只有三秒钟,这样就导致了冲击火星表面的速度非常大,对比按照原来计划落地时间的50秒之前它就失联了,那可能就撞击到火星表面了,所以这是一个惨痛的教训。

图为天问一号着陆火星想象图

反观我们的天问一号,虽然我们国家是第一次在火星着陆,但是我们在这之前已经有三次在月球着陆的经验,而这个经验可以说是相当丰富的,特别是我们在月球着陆的时候采用了悬停技术,这个技术对于保障安全着陆非常重要,不仅会使着陆点准确,可以避障且安全地着陆,同时它还对着陆安全起到了一个保险的作用,也就是说原来降落伞没有达到的要求我们在最后一个环节可以补偿,保证在落地时的速度比较低,继而实现成功的软着陆。正因我们有这些登月的经验我对天问一号是抱有很大信心的。

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