天問一號著陸時，穿越火星大氣層

2021年5月15日10點13分，

天問一號成功在火星著陸。

相信千萬(wan) 國人都看過天問一號（祝融）的著陸視頻。

其著陸的過程曆時9分多鍾，主要分為(wei) 8個(ge) 階段。由於(yu) 已有眾(zhong) 多文章和視頻對相關(guan) 內(nei) 容加以介紹，所以，前麵的幾階段簡單帶過。

重點對空中懸停階段和探測器著陸的幾個(ge) 階段加以敘述。

天問一號著陸幾大階段：

1.分離滑行階段。（天問一號的環繞倉(cang) 和著陸倉(cang) 分離，天問一號號開始火星著陸之旅）。

2.滑行減速階段。（是天問一號最主要的減速階段，這也是它著陸各階段中飛行距離和時間最長的階段。這個(ge) 階段，天問一號會(hui) 在火星大氣中飛行很長的距離，充分利用火星大氣進行減速）。

3. 降落傘(san) 開啟快速減速階段。

4. 減速火箭主動減速階段。

5. 懸停選擇階段。

6. 規避機動階段。

7. 緩速下降階段。

8. 減速火箭關(guan) 機，探測器下跳，完成著陸，到達離地麵。

天問一號減速傘(san) 打開

通過前麵的各階段一係列減速，天問一號終於(yu) 把速度從(cong) 最初的4.9千米/秒（繞火星速度），減到0米/秒。且在離火星表麵100米高度處懸停。此時，其光學成相係統和雷達係統，快速對100米下的火星表麵進行精準測數，並由計算機分析，找出最理想的著陸地點。

其實，天問一號還遠在離火星表麵1500—2000米的高度時（防護罩剛剛拋開，減速火箭剛剛點火不久）就開始對火星表麵進行測數和分析，且跟據計算機分析出的結果，進行飛行調整，向理想的著陸點靠近（在這之前的減速過程，都是被動減速過程，沒有主動姿態和位置調整功能，是沿預定的彈道軌道飛行的，它不會(hui) 很精確。在主動減速階段，探測器才能較準確調整位置，向預定著陸點靠近）。

天問一號主減速火箭會(hui) 在火星表麵吹起大量地表塵埃（圖片僅(jin) 示意，真實場景，塵埃要大得多）

在到達離火星表麵100米時，天問一號懸停，此尺它已接近理想著陸點，同時的對著陸點及附近探測更精細，它將在之前預選好的較大範圍內(nei) ，選出一個(ge) 非常理想的著陸點。

此時，天問一號對火星地表看得非常清楚。它上麵的雷達，微測距儀(yi) ，不僅(jin) 可以對選好的著陸區地表進行精確探測（如，平整度怎麽(me) 樣，有沒有稍大的石塊等），而且可對著陸點地表下麵數米的地質狀況進行探測：如地表下麵的地層實不實，密度多少，硬度多少，有沒有裂縫，有沒有地下空隙等等，雷達都可看得清請楚楚，而且電腦會(hui) 在瞬間得出結果，並選定好準確著陸地麵。

也不一定是最平的那塊地方，就是理想著陸點。係統會(hui) 綜合分析和對比，隻有在地表平整度和地下數米的地質狀況都合呼著陸要求的地方才能被選成著陸點。

若此時，探測器發現下麵的地表不是理想著陸點，它會(hui) 迅速水平機動到旁邊較的理想著陸點。

天問一號在高度100米處懸停，對火星表麵進行精準測量

一待選定著陸點，著陸器便迅速平移到選定的著陸點上空，之後繼續慢慢下降，下降到離地麵一定高度，約幾米到10米的地方（大概），主發動機關(guan) 機，祝融號將從(cong) 10米高度跳下（大概）到火星表麵，完成火星著陸。

這裏會(hui) 有4個(ge) 問題：

1. 在解釋天問一號著陸時，一直強調，天問一號會在火星表麵找塊平整的地方著陸，那到底多平才合乎要求呢。
2. 祝融號火星巡視車及配套設備有1300多斤重（一噸多重，其中，陸巡車—祝融號重240公斤），且全是鋼材等金屬類零件組成，此時必須從近數米的高度（無具體數據，有報導約是是7到10米，）的高處跳下去，相當於一噸多重的機器設備，要從幾層樓高處丟下去，且地麵是堅硬的岩石，能不損壞零部件嗎。

3. 著陸器到達離地表100米高度後，懸停，且再次選著陸地點。此時，如果發現之前選的地方不行怎麽(me) 辦。

4. 為(wei) 什麽(me) 一定要在近7—10米（無具體(ti) 數據）那麽(me) 高跳下去。如果能下降到1—2米的高度再跳，這樣對設備不是更安全嗎。

首先，第1個(ge) 問題：

現在還未見哪家媒體(ti) 報道這方麵的具體(ti) 數據（美國的數次火星著陸，其著陸表麵平整度要求也沒有具體(ti) 數據公開（氣囊著陸除外））。按正常的項目的設計思維和步驟：天問一號著陸的平麵的平整度要求是應該是理論計算後，在地麵經過多次測試實驗後得出的一個(ge) 範圍值。它不可能要求著陸麵像公路或水泥地麵那麽(me) 平，隻要能滿足著陸設備在數米高處投下來，能平穩著陸即可。

第2個(ge) 問題。

其實我國科學工作者，工程技術人員，不僅(jin) 給天問一設計了減震氣囊，還設計了4條堅強的鐵腿。而且這4條金屬腿（可能是太合金的）不僅(jin) 給天問一號提供巨大的緩衝(chong) 和減震，而且，在緩衝(chong) 後還穩穩地支撐天問一號。

為(wei) 了這4條發係千斤的著陸腿，我國科研工作者還專(zhuan) 門在地麵建了個(ge) 天問一號著陸實驗基地，在那裏，天問一號和那4條金屬腿的結構早已得到了足夠次數的成功的著陸驗證（在設定的重量，高度，地麵硬度等條件下），之後才將其真正應用到天問一號上麵的。所以，天問一號一般不存在著陸時設備會(hui) 摔壞的問題，也不會(hui) 有設備丟(diu) 到火星表麵後會(hui) 側(ce) 翻，還打滾的問。

著陸火星後的祝融號和著陸器

再看第3個(ge) 問題

其實，天問一號從(cong) 2月份到達火星，就開始繞火運行。也就是說，從(cong) 2月份起到5月份的3個(ge) 月之間，天瑞一號對火星進行了大量的科學考察，拍照，地麵測繪工作。

這期間一個(ge) 最重要的工作之一就是為(wei) 它在的5月著陸，選擇理想著陸平麵。

天問一號上所攜帶的儀(yi) 器是很先進的，它不僅(jin) 能在遠離火星表麵數百公裏高的地方，對火星地表進行測繪，而且能探測出地表下麵較深土層的地質情況。曆經3個(ge) 月的對火星繞行，不要說理想著陸點，就連整個(ge) 火星的地表地貌都有較全麵的測繪和記錄。所以，選好的著陸點，一般難有出錯機會(hui) 的。

那麽(me) ，既然在這三個(ge) 月中已經選擇好了理想的平麵，為(wei) 什麽(me) 在著陸的過程中還要不斷的選擇平麵，不斷對地麵進行探測呢。

其實，降落過程中的地麵探測，是個(ge) 再確認和精細化過程。

從(cong) 常規程序來理解：天問一號著陸的地表麵所需要的條件（如，表麵硬度，地表下數米地質情況，密度，硬度等等）這些，都是在地麵上做過模擬實驗的。在地球上做模擬實驗時，已經得出了天問一號著陸火星，其地表所需要的條件，數據，且記錄在天問一號計算機上。

到火星陸著時，天問一號會(hui) 在降落過程連續對選定著陸區進行地表，地層的探測，同時，把數據和記算機上儲(chu) 存數據對比，

選出綜合數據和儲(chu) 存的數據最相乎合的地點，從(cong) 而進一步降低著陸風險。

這些說起來好像很多，其實，這些測試和優(you) 選都是天問一號上麵的計算機在瞬間完成的。

因為(wei) ，從(cong) 天問一號在降落過程中的拋開其前麵防護罩開始，直到離地麵100米的懸停，中間也隻是百十秒的時間。就這這短短百十秒，它可能已完成無數次探測和對比優(you) 選了。

到達離火星地表100米懸停時，著陸點早已確定了，隻是再次比較和確認。

所以，不存在此時會(hui) 發現著陸點不行的問題。

第4個(ge) 問題。

是因為(wei) ：1. 如果離火星表麵太近（隻有1—2米或稍多），探測器的減速火箭的較大反衝(chong) 氣流可能就會(hui) 影響到探測器本身的空中姿態，因為(wei) 反推火箭會(hui) 受到來自火星表麵反衝(chong) 力的作用，變得不平衡或增加控製難度，探測器可能發生劇烈晃動，反而不利其平穩著陸。

2. 如果探測器離離火星表麵太近，其減速火箭的較強氣流會(hui) 吹起大量火星表麵塵埃，大量的火星塵埃，對保持探測器儀(yi) 器的精密性和正常使用壽命不利。

3. 如果離火星表麵太近距離才關(guan) 閉減速火箭。因距離表麵太近，減速火箭有可能會(hui) 破壞選好的著陸點地表麵。讓好不容易選好的最優(you) 著陸點的著陸狀況變差，不利探測器平穩著陸。

總之，飛船在地外天體(ti) 的著陸，其最後階段，也是最關(guan) 鍵的階段，是難度最大的階段。它是對一個(ge) 國家的航天綜合能力考驗的關(guan) 鍵環節之一。像之前的2019年印度飛船登月失敗，2020年以色列飛船登月失敗等等，都是在最後階段跨不過去。

可見，飛船最後著陸是非常關(guan) 鍵的。


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