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  2. 跨越“黑色九分鐘”,盤點天問一號“落火”三大難點


    中國產業經濟信息網   時間:2021-05-17





    視頻:天問一號飛向火星的295天 中國航天“長征”步履不停 來源:中國新聞網


     5月15日,天問一號成功著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區,中國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。天問一號任務實現了中國首次地外行星著陸,是中國航天事業發展中又一具有重大意義的里程碑。


      從火星大氣層外緣通過軟著陸的方式降落到火星表面,天問一號“落火”不僅面臨著三大難點,而且要跨越“黑色九分鐘”,可謂是“步步驚心”。


      “落火”三大難點


      火星是目前行星探測的重點目標。但在人類已實施的47次火星探測任務中,成功或部分成功的只有25次。而火星著陸任務風險更高,22次著陸任務中(著陸火星19次、著陸火星衛星3次)只有10次取得成功,成功率為45%,目前只有美國和中國掌握了火星軟著陸技術。


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      北京時間5月15日7時18分,天問一號著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區,中國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。圖為火星探測器天問一號著陸火星表面模擬圖。 張高翔 攝


      “落火”會有哪些難題?中國國家航天局探月與航天工程中心深空探測總體部部長耿言總結稱,天問一號著陸火星面臨著三大難點。


      難點一,火星環境的不確知性,增加了著陸的不確定性?;鹦潜砻嬗幸粚酉”〉拇髿?,與月球和地球的環境截然不同。耿言表示:“月球沒有大氣,著陸過程完全靠反推發動機減速,干擾因素少。但我們對火星環境的了解非常有限,也沒有經過飛行驗證后的數據,火星大氣稀薄且受季節、夜晝、火星風暴等影響非常不穩定;火星表面地形復雜,遍布巖石、斜坡、溝壑等障礙物;火星塵暴也較地球更為嚴重。這些都會帶來很大風險?!?/p>


      難點二,著陸過程較為復雜,9分鐘內要完成多個動作。中國航天科技集團五院天問一號探測器總設計師孫澤洲指出,天問一號整個著陸過程需要融合氣動外形、降落傘、發動機、著陸緩沖等多項技術才能實施軟著陸。每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。


      難點三,距離遙遠,全程只能靠著天問一號自主控制。耿言表示,天問一號著陸時,火星和地球的距離達3.2億千米,無線電信號一來一往約35分鐘,地面不可能直接遙控,所有動作觸發條件的測量、判斷,所有動作的執行,包括最后階段通過拍攝著陸區的圖像并選擇滿足條件的著陸點,均是自主測量、自主判斷、自主控制。


      跨越“黑色九分鐘”


      天問一號的降落過程歷時約9分鐘,大致分為氣動減速段、降落傘減速段和動力減速段。天問一號著陸巡視器需要在9分鐘內完成10多個動作,每個動作都要一氣呵成,而且只有一次機會,可謂環環相扣、步步驚心。


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    圖為天問一號著陸火星效果圖。 中國航天科技集團八院供圖


      “進入、下降、著陸”這一階段是火星探測最關鍵和核心的環節。此前國外已實施的火星探測任務,大多因為在這一過程中“折戟”而宣告失利。


      孫澤洲表示,天問一號探測器繼承了嫦娥三號、四號、五號成熟的懸停、避障技術,以確保安全著陸。此外科研人員還在國際上首次采用了基于配平翼的彈道—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。


      如今天問一號已成功軟著陸于火星烏托邦平原。在成功著陸后,進入艙和“祝融號”火星車會先后完成坡道及太陽翼天線展開,火星車在第一時間將成功展開的消息傳回地面。一切準備就緒后,火星車將自主駛離著陸平臺,抵達火星,開始新的征程。


      據介紹,“祝融號”火星車搭載了6臺科學載荷,分別是多光譜相機、次表層探測雷達、火星表面成分探測儀、火星表面磁場探測儀、火星氣象測量儀、地形相機。這些科學載荷有五大使命,主要涉及火星空間環境、地表形貌特征、土壤表層結構等研究,將帶來火星的第一手資料。


      后續,“祝融號”火星車以3天為一個工作周期。受火星苛刻的環境影響,火星車每次只能“工作”一兩個小時,工作內容主要包括環境感知、科學探測、數據下傳等。更多有關火星的未知秘密,正有待“祝融號”去探索揭秘。(郭超凱 朱晨曦)


      轉自:中國新聞網

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