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火星你好，天问来访！( 二 )


面临如此艰巨的挑战，天问一号又是如何漂亮利索地完成整个过程的？
5月15日凌晨1时许，天问一号探测器在火星停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。随后，环绕器与着陆巡视器开始器器分离，继而环绕器升轨返回停泊轨道，着陆巡视器运行到距离火星表面125千米高度的进入点，开始进入火星大气。
天问一号的降落过程历时约9分钟，大致分为气动减速段、降落伞减速段和动力减速段。9分钟内，着陆巡视器要完成10多个动作，每个动作都要一气呵成，而且只有一次机会，可以说是环环相扣、步步惊心。
王闯告诉采访人员，天问一号在进入火星大气层以后首先借助火星大气，进行气动减速。“这个过程中克服了高温和姿态偏差，气动减速完成后天问一号的下降速度也减掉了90%左右。”
紧接着天问一号打开降落伞，进行伞系减速，主要有降落伞展开、抛大底、抛伞抛背罩几个步骤。“超音速降落伞是减速技术中难度最大的一个环节，天问一号在使用降落伞时要保证在超音速、低密度、低动压下打开，这个过程存在开伞困难、开伞不稳定等问题。”王闯介绍，“火星大气非常稀薄，要求探测器的气动外形具备高效的减速性能，同时需要更轻量化的防热材料。”
当速度降至100米/秒时，天问一号通过反推发动机进行减速，由大气减速阶段进入动力减速阶段。在距离火星地表100米时天问一号进入悬停阶段，完成精避障和缓速下降后，着陆巡视器在缓冲机构的保护下，抵达火星表面。
孙泽洲表示，火星探测器继承了嫦娥三号、四号、五号成熟的悬停、避障技术，以确保安全着陆。科研人员还在国际上首次采用了基于配平翼的弹道—升力式进入方案，以降低火星大气参数不确定性带来的风险，提高适应能力。
看点④:着陆区选择兼顾工程与科学目标，成果产出值得期待
天问一号着陆巡视器平稳着陆，着陆地点为什么要选择在火星北半球的乌托邦平原？
“火星上的地形地貌从分布上来看，北半球多为平原，南半球大多是山地，坑洼不平，因此国际上有着陆计划的火星探测任务，大多数选择着陆在北半球。”耿言介绍，基于工程实现“安全着陆与巡视”的要求，科研人员识别了高度、坡度、岩石、风速、尘土、能源等约束要素，在要求的北纬5度—30度区间内，选了两个区域。“首先是希望海拔高度低一点，这样着陆过程长一点，探测器更从容一些。其次是希望地势平缓，石块分布尽可能少一点，风速也尽可能小一点，要尽量避开沙尘暴。另外，要选择白天降落，保证着陆后太阳能帆板打开，顺利获取能源保障。”
乌托邦平原南部预定区域，位于古海洋和古陆地的交界处，科学家认为该地方有很高科学价值，很有可能会取得意想不到的科学成果。此外，预选着陆区位于埃律西昂火山西面，存在与火山活动和演化有关的科学问题。
看点⑤:“祝融号”火星车，将在火星展开巡视探测
火星探测是一项科学探索性强的工程，到达火星后获取有效的科学探测数据对于科学研究来说非常重要。
天问一号成功着陆后，进入舱将着陆信息通过环绕器转发地面。进入舱和“祝融号”火星车先后完成坡道及太阳翼天线展开，火星车在第一时间将成功展开的消息传回地面。一切准备就绪后，火星车将自主驶离着陆平台，抵达火星，开始新的征程。
“祝融号”以3天为一个工作周期。受到火星苛刻的环境影响，火星车每次只能“工作”一两个小时，工作内容主要包括环境感知、科学探测、数据下传等。
火星车上搭载了6台载荷，分别是多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪、地形相机。它们共有五大使命，主要涉及火星空间环境、地表形貌特征、土壤表层结构等研究，将带来火星的第一手资料。其中，与气象有关的研究项目将收集温度、气压、风速和风向的大气数据，并研究火星的磁场和重力场。
如果只看图片，火星的地貌似乎与地球上的沙漠戈壁无异。但火星上的风速可达180米/秒，几乎是地球上特大台风风速的3倍还多。强烈的风速会掀起大量的沙尘、石块，形成特大沙暴，对火星车的生存造成严峻考验。面对这样的情况，设计师使用了一种新型材料，这种材料不易沾上灰尘，即使沾上，也可以通过振动将其抖落。
火星表面还密布着石块等障碍物，火星车的行驶需要更加“小心翼翼”。王闯透露，在航天五院的实验室中，有一台一模一样的火星车。当遇到复杂路况时，地球上的火星车将对火星路况进行模拟行驶，确认无误后才会发出指令。

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