祝融號火星車著陸10大問題詳解 著陸期間祝融號到底經(jīng)歷了什么?
問題二:為什么抵達(dá)火星后耐心等待了三個月才著陸?
一方面,環(huán)繞器的完全成功是探測火星的基本前提。在環(huán)繞器穩(wěn)定后再進(jìn)行著陸操作,可以為著陸巡視組合體提供更大的選擇余地和容錯空間。另一方面,中國還缺乏對火星的全面了解,著陸區(qū)的實(shí)際地形地貌和氣象條件等都需要詳細(xì)勘察。因此,抵達(dá)火星后,需要花一定時間研究勘察。否則,貿(mào)然著陸的風(fēng)險可想而知。
2021年2月10日19時52分,天問一號環(huán)繞器攜帶著陸巡視組合體,成功切入環(huán)繞火星軌道并成為火星的一顆人造衛(wèi)星。隨后它們完成了三大步驟:
1.火星上空“側(cè)空翻”:2月15日,在遠(yuǎn)火點(diǎn)處將軌道調(diào)整為能覆蓋火星全球的極地軌道,從靠近赤道的“橫著飛”變成“縱向飛”,視野大大增加。近火點(diǎn)則鎖定在烏托邦平原等低緯度區(qū)域,為后續(xù)科研和勘查做準(zhǔn)備。
2.進(jìn)入“停泊軌道”:2月24日,天問一號成功調(diào)整到這條過渡軌道,距離火星更近、周期更短,每兩個火星日環(huán)繞一周。在這條軌道穩(wěn)定運(yùn)行三個月期間,詳細(xì)勘察著陸區(qū)域。
3.各項儀器開機(jī):天問一號攜帶了13臺主要科學(xué)儀器,其中環(huán)繞器上有7臺,重點(diǎn)是在近火點(diǎn)時利用中分辨率相機(jī)和高分辨率相機(jī)等對火星表面高清成像。三個月時間的調(diào)試校正后,所有儀器系統(tǒng)都達(dá)到最佳工作狀態(tài)。
問題三:為什么著陸過程是“恐怖九分鐘”?
火星著陸持續(xù)時間受一系列因素影響,如沖入火星大氣的速度、角度、地點(diǎn)和時間,著陸地點(diǎn)的地形地貌特點(diǎn)(尤其是高度),著陸期間的氣象條件,具體著陸技術(shù)方案和細(xì)節(jié)等,總體著陸時間在7-10分鐘不等。祝融號選擇的著陸區(qū)是高度較低的烏托邦平原,總著陸時間在9分鐘左右,也被叫做“恐怖九分鐘”。
這是因?yàn)椋夯鹦请m是近鄰,但與地球的距離在5500萬千米到4億千米之間變化,遠(yuǎn)超月球。這不僅意味著一次火星探測任務(wù)動輒需要飛行7-11個月,還意味著從地球上發(fā)出信號與火星通信,至少需要6-45分鐘的雙向通信時延。火星大氣稀薄,引力較小,整體著陸過程僅持續(xù)數(shù)分鐘,期間根本不可能在地球上進(jìn)行控制,這個過程必須依靠著陸組合體獨(dú)立自主完成。
此外,火星半徑為3400千米左右,約為地球的一半,表面引力約為地球的38%,表面空氣密度不足地球海平面的1%水平,但這并不意味著著陸火星難度低。實(shí)際上,著陸火星的困難程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了月球。雖然大氣可以給著陸巡視組合體帶來一定的氣動減速能力,但密度太低不可能減速到理想的著陸狀態(tài),最后一定需要反沖火箭工作懸停降落。為應(yīng)對不可避免的大氣沖擊、摩擦和積累的熱量,著陸巡視組合體還必須增加氣動、隔熱、避震等防護(hù)結(jié)構(gòu),重量、復(fù)雜度和成本等大幅度上升,風(fēng)險系數(shù)也大大增加了。
因此,當(dāng)?shù)厍蛏系暮教烊送ㄟ^精確計算得知祝融號正在火星獨(dú)立完成各項著陸操作、卻不得不耐心等待信號回傳時,這種焦急的體驗(yàn)不可謂不“恐怖”。