5月15日7時18分,一個(ge) 會(hui) 被曆史銘記的時刻,紅色火星上首次有了中國印跡。
“天問一號”著陸巡視器成功著陸於(yu) 火星烏(wu) 托邦平原南部預選著陸區,我國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。
當天淩晨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,著陸巡視器與(yu) 環繞器分離,曆經約3小時飛行後,進入火星大氣,經過約9分鍾的減速、懸停避障和緩衝(chong) ,成功軟著陸於(yu) 預選著陸區。兩(liang) 器分離約30分鍾後,環繞器進行升軌,返回停泊軌道,為(wei) 著陸巡視器提供中繼通信。後續,“祝融號”火星車將依次開展對著陸點全局成像、自檢、駛離著陸平台並開展巡視探測。
“恐怖9分鍾”的考驗
自2020年7月23日成功發射以來,“天問一號”在地火轉移階段完成了1次深空機動和4次中途修正,於(yu) 2021年2月10日成功實施火星捕獲,進入大橢圓環火軌道,成為(wei) 我國第一顆人造火星衛星。2月24日,“天問一號”探測器成功實施第三次近火製動,進入周期為(wei) 2個(ge) 火星日的火星停泊軌道後,對火星開展全球遙感探測,並對預選著陸區進行詳查,探測分析地形地貌、沙塵天氣等,為(wei) 著陸火星做準備。
著陸火星是此次火星之旅的最大挑戰,其難度被形容為(wei) 相當於(yu) 從(cong) 巴黎打一個(ge) 高爾夫球,正好落到東(dong) 京的洞裏。因此,這個(ge) 過程被稱為(wei) 最為(wei) 凶險、最為(wei) 驚心動魄的“恐怖9分鍾”。目前,人類火星探測任務成功率僅(jin) 有五成左右,大部分都折戟在“進入/下降/著陸(簡稱EDL)”這一階段。
“火星探測最大的難點就是EDL,這個(ge) 過程需要融合氣動外形、降落傘(san) 、發動機、多級減速和著陸反衝(chong) 等多項技術才能實施軟著陸。每個(ge) 環節都必須確保精準無誤,差一秒都可能造成整個(ge) 任務的失敗。”航天科技集團五院“天問一號”探測器總設計師孫澤洲說。
雖然此前我國已有月表著陸經驗,但是此次“天問一號”火星軟著陸任務更加艱難。一方麵,火星表麵存在大氣(火星大氣的密度是地球大氣的1%左右),因此火星比月球表麵有更複雜的環境;另一方麵火星離地球距離更加遙遠,通信時延達到20分鍾左右,因此整個(ge) 著陸過程相距遙遠的地表來不及做任何處置,隻能靠“天問一號”自主完成。
航天科技集團五院總體(ti) 設計部火星巡視器總體(ti) 主任設計師陳百超表示:“我國是首次實施火星探測任務,對火星的環境,特別是大氣,類似這些參數,我們(men) 沒有一手數據。所以相當於(yu) 我們(men) 到了一個(ge) 完全未知的環境,這種難度可想而知。”
整個(ge) 過程中,“天問一號”在9分鍾內(nei) 將約2萬(wan) 千米/小時的速度降至零。
據航天五院總體(ti) 設計部火星探測器總體(ti) 主任設計師王闖介紹,“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(ge) 過程它克服了高溫和姿態偏差,氣動減速完成後“天問一號”的下降速度也減掉了90%左右。緊接著“天問一號”打開降落傘(san) ,進行傘(san) 係減速降速,當速度降至100米/秒時,“天問一號”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。在距離火星地表100米時,“天問一號”進入懸停階段,著陸巡視器在緩衝(chong) 機構的保護下,抵達火星表麵。
“天問一號”的五大使命
成功著陸後,“繞”“著”“巡”的串聯任務終於(yu) 進行到最後一步。著陸後,進入艙將著陸信息通過環繞器轉發地麵。進入艙和火星車先後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(chuan) 回地麵。一切準備就緒後,火星車將自主駛離進入艙,抵達火麵,開始新的征程。
探測火星不僅(jin) 是工程任務的突破,更是行星科學領域的突破。
除了常規的通訊、能量來源(太陽能帆板)、支撐結構、動力係統等部分外,“天問一號”整體(ti) 上攜帶了13種科學載荷,其中7個(ge) 在火星上空的環繞器上,分別是中分辨率相機、高分辨率相機、次表層探測雷達、火星礦物光譜探測儀(yi) 、火星磁強計、火星離子與(yu) 中性粒子分析儀(yi) 、火星能量粒子分析儀(yi) 。6台分布在火星車上,分別是多光譜相機、次表層探測雷達、火星表麵成分探測儀(yi) 、火星表麵磁場探測儀(yi) 、火星氣象測量儀(yi) 、地形相機。
它們(men) 共有五大使命,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,將給中國帶來火星的第一手資料。其中,與(yu) 氣象有關(guan) 的研究項目將收集有關(guan) 溫度、氣壓、風速和風向的大氣數據,並研究火星的磁場和重力場,這些也將解答大眾(zhong) 的好奇——火星究竟是什麽(me) 樣的氣候。(記者 付毅飛 操秀英)
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