當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月18日下午，美國(guó)“毅力號(hào)”火星車(chē)成功登陸火星，成為美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）第5個(gè)成功登陸的火星車(chē)。“毅力號(hào)”將在火星采集樣本并試圖尋找生命存在的證據(jù)。
在2020年窗口，人類向火星發(fā)射了希望號(hào)、天問(wèn)一號(hào)、毅力號(hào)三個(gè)探測(cè)器。其中，希望號(hào)執(zhí)行環(huán)繞探測(cè)任務(wù)，已于2021年2月9日開(kāi)始環(huán)火；毅力號(hào)執(zhí)行著陸巡視探測(cè)任務(wù)。
由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司研制的我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器已進(jìn)入環(huán)火軌道，計(jì)劃于2021年5月至6月?lián)駲C(jī)實(shí)施火星著陸。
為什么率先到達(dá)的天問(wèn)一號(hào)要先在火星軌道環(huán)繞三個(gè)月左右，然后再著陸呢？
這是因?yàn)槭状翁綔y(cè)火星的我國(guó)選擇了不同的方案。
我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)要在一次任務(wù)中完成“繞、著、巡”三步。正因?yàn)槭姑厥猓扔协h(huán)繞器又有著巡組合體的天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器也成為人類向火星發(fā)射的最重的探測(cè)器之一。
▲ 天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器火星捕獲過(guò)程影像（定向天線監(jiān)視相機(jī)畫(huà)面）
2月10日，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器順利進(jìn)入大橢圓環(huán)火軌道，實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”第一步“繞”的目標(biāo)，環(huán)繞火星獲得成功。2月15日，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器將軌道調(diào)整為經(jīng)過(guò)火星兩極的環(huán)火軌道。
后續(xù)，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器還將經(jīng)過(guò)多次軌道調(diào)整，進(jìn)入火星停泊軌道，開(kāi)展預(yù)選著陸區(qū)探測(cè)，計(jì)劃于2021年5月至6月?lián)駲C(jī)實(shí)施火星著陸，開(kāi)展巡視探測(cè)。
那么，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器將經(jīng)歷怎樣的著陸過(guò)程呢？
我國(guó)在此前的探月任務(wù)中，已多次實(shí)現(xiàn)月球表面軟著陸，但相比月球，火星存在大氣，環(huán)境更加復(fù)雜，同時(shí)通信時(shí)延將達(dá)到20分鐘左右，因此，整個(gè)著陸過(guò)程依舊只能靠探測(cè)器自己判斷和執(zhí)行，地面來(lái)不及做任何處置。
天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器的整個(gè)著陸過(guò)程在9分鐘左右。探測(cè)器需要在9分鐘的時(shí)間里將速度從約每秒4.9公里降到0。而完成這個(gè)任務(wù)的第一步，就要借助火星稠密的大氣。
氣動(dòng)減速的時(shí)候，探測(cè)器要面臨高溫過(guò)程，還有氣動(dòng)帶來(lái)的姿態(tài)偏差。一旦利用自身氣動(dòng)外形和防熱結(jié)構(gòu)扛過(guò)了氣動(dòng)減速的第一關(guān)，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器的速度就將成功減少90%左右。
接下來(lái)，它需要立刻打開(kāi)自己的減速傘，直到速度降至每秒不到一百米時(shí)，探測(cè)器攜帶的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)準(zhǔn)時(shí)開(kāi)機(jī)，進(jìn)入動(dòng)力下降段。
到達(dá)距火面100米的時(shí)候，進(jìn)入懸停階段。這時(shí)探測(cè)器的微波測(cè)距測(cè)速敏感器對(duì)“地”進(jìn)行測(cè)量，光學(xué)相機(jī)等對(duì)“地”成像。探測(cè)器可能還會(huì)在100米高度進(jìn)行平移，選擇更安全的著陸區(qū)進(jìn)行著陸。當(dāng)自主確定著陸區(qū)域后，著陸巡視器會(huì)在緩沖機(jī)構(gòu)和氣囊的保護(hù)下，抵達(dá)火星表面。
截至目前，人類2020窗口三大探火任務(wù)進(jìn)展都很順利，祝愿它們都能取得圓滿成功，為人類深空探測(cè)作出新的貢獻(xiàn)。
來(lái)源 中國(guó)航天科技集團(tuán)微信公眾號(hào)
編輯 黃品超
流程編輯 劉偉利
