火星 美国宇航局即将着陆火星探测器，想要着陆成功，这些错不能犯
下周，当美国宇航局的下一代探测器“毅力”号到达这颗火星表面时，着陆失败可能呈现多种形式。以下是我们需要做的正确的事情，以及当“毅力”号试图实现它期待已久的着陆时，事情会如何快速地向顺利发展。
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对于美国宇航局来说，2月18日星期四的进入、下降和着陆（EDL）显示了许多潜在的失败点。美国航天局曾表示，“数百件事情必须进行得恰到好处”，火星车才能在恐怖七分钟袭击中幸存下来。我们不能认为安全着陆是理所当然的：正如美国宇航局指出的那样，只有“任何一个航天局发射到火星的任务中，大约40%的任务是成功的。”
简而言之，“毅力”号必须在几分钟内从速度达到20000公里/小时（12500英里/小时）过渡到步行速度。更重要的是，它必须自主完成这项任务，因为无线电信号到达地球需要将近11分钟。更为复杂的是，美国宇航局正在为这次任务推出两项新技术，都与EDL阶段有关，而且都未经证实。
进入、下降和着陆这三个阶段都有各自独特的挑战。
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位于下降阶段的火星车将与巡航阶段分开，巡航阶段不再需要太阳能电池板、无线电通讯和油箱。下一步，航天器将必须调整自身方向，使其隔热板朝前，这项任务由位于后壳上的小型推进器实现。在进入大气层的过程中，航天器的隔热罩需要承受1300摄氏度（2370华氏度）的高温。在这一阶段的结构故障将是灾难性的，在有机会开始之前就结束任务。
事实上，之前对这颗红色星球的任务就在火星门口失败了。1999年，美国宇航局的火星气候轨道飞行器进入了一个太低的轨道，导致航天器在大气层中燃烧。这一失败最终被追溯到一个转换错误，即英制磅秒单位没有转换成标准公制牛顿秒。
如果下降阶段能在进入大气层后幸存下来，它仍将不得不面对密度可变的气穴，这些气穴可能会使它偏离轨道。为了避免这个问题，将进行引导进入，在下降阶段，该阶段将发射小型推进器以进行修正。
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图注：该图比较了好奇号火星车的着陆椭圆圈（蓝色）和毅力号的着陆椭圆圈（红色）。
接下来是21.5米（70英尺）宽降落伞的展开。如果降落伞正确展开而不被缠结，下降阶段将突然减速到每小时1600公里（1000英里），这仍然是惊人的快（记住，火星有一个超薄的大气层）。这种超音速降落伞的展开将取决于一种未经证实的新技术，称为射程触发器，它将计算到着陆点的距离，并触发降落伞在适当的时刻展开。预计这将在进入大气层后约240秒发生，此时下降阶段离地面约11公里（7英里）。在降落伞展开约20秒后，“毅力”号将告别它的隔热罩，从而进入另一个潜在的失效点。
这是一个具有令人遗憾的历史先例的关键阶段。2016年，欧空局“斯齐亚帕雷利（Schiaparelli ）”号任务着陆失败，下降阶段过早弹出降落伞和隔热罩，这是软件故障的结果。一台机载计算机认为它离地面只有几米，但实际上下降阶段在离地面2-4公里（1.25到2.5英里）之间。你可以想象接下来发生了什么。失事的斯基亚帕雷利着陆器以每小时300公里（185英里）的速度撞向火星表层。
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图注：插图显示毅力号着陆地形相关导航系统工作方式的图形。
随着隔热罩的消失，火星车现在终于暴露在火星大气中，另一项新技术将启动，称为地形相对导航。正确使用这个工具将是至关重要的，因为选择的着陆点是一个坑话，是相当危险的。
“杰泽罗陨石坑宽45公里，但在这片广袤的土地上，着陆器可能会遇到很多潜在的危险：山丘、岩石场、沙丘、陨石坑本身的墙壁等等。”美国宇航局喷气推进实验室首席机器人系统工程师安德鲁·约翰逊在一份新闻稿中说，“所以，如果你降落在其中一个危险地带，对整个任务来说可能是灾难性的。”
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以下是美国宇航局如何描述这一新工具，它应该允许着陆器确定其相对于地面的位置，精确度接近40米或更低。
地形相对导航允许火星车在下降过程中更精确地估计其相对于地面的位置。利用火星轨道飞行器的图像，任务小组绘制了着陆地点的地图。着陆器将这张地图储存在其新电脑“大脑”中，专门设计用于支持地形相关导航。探测器挂在降落伞上，快速接近地面并拍摄。为了弄清楚它的方向，着陆器快速地将它在图像中看到的地标与它的电脑上地图进行比较。掌握了方向的知识后，探测器会搜索另一张安全着陆区的机载地图，以找到它能到达的最安全的地方。着陆器通过转向安全的地面，可以避开直径高达335米（1100英尺）的危险地面（相当于三个足球场的大小）。
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