表面|五月份火星表面见!“天问一号”着陆过程详解

据央视新闻消息 , 天问家书·我们约定五月份火星表面见!
在昨天的家书里 , “天问一号”告诉我们之后它要进行很多次的轨道调整 。 那么究竟什么时候它才能降落到火星表面呢?一起来看看它在信里是怎么写的!
地球上的朋友们 , 我又来啦!
我昨天那封信是不是有点难懂 , 肯定有人说“你直接告诉我你什么时候着陆就得了” 。 我这不是觉得 , 知其然还是要知其所以然嘛!
好吧 , 大概 , 就是五月份的时候 。
这三个月我还要仔细看看我选的着陆区怎么样 , 上面的坑坑洼洼影响大不大 , 有没有吓人的风暴 。 要是真不适合 , 那我要么换地 , 要么就还得再等等 。

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说到着陆区 , 我选了俩 , 你们看看怎么样!一个叫克律塞平原 , 一个叫乌托邦平原 。 现在我比较中意这个乌托邦平原 , 所以另外那个就暂且当个备选吧!虽然乍一看 , 我好像离NASA的洞察号和毅力号还挺近的 , 但是实际上我们相距上千公里呢 。 应该……也许……好吧 , 我是走不过去的 。

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你们肯定还有人问 , 你不是叫探测器么 , 那到了火星究竟要探测什么?这我可得好好说说 。 从火星的地形地貌 , 到地质构造;从表面的土壤特征 , 到水冰分布;从岩石矿物等物质的组成 , 到火星表面气候和环境特征;还有什么物理场啊 , 内部结构之类的 。 简单来说 , 就是从空间环境、到表面、到次表层、到内部结构 , 直接一网打尽 。 听着是不是很厉害?

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对了 , 我还得给大家介绍下我这火星车 。 我可是相当满意了 , 用地球上的师傅们的话说 , 兼具“美感和性能” , 说我看上去像一只蓝色的蝴蝶 , 学名——“闪蝶” , 是不是特别有文化 。

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我的身高 , 大概一米八五 , 体重240公斤 。 跟人比肯定是沉了点 , 但是跟好奇号啊毅力号比 , 还是有点娇小 。 原因就不提了 , 不过我这性能还是可以的 。 六轮全驱 , 还能像螃蟹似的横着走 , 简称“横行” 。 遇到点小土坡啊小沙坑的 , 嗯 , “横行” 。

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当然 , 这都是后话了 。 现在我的工作还是老老实实转圈吧 。 路探好了再下去走 , 大家也别着急哦!这是这个春节的最后一封信啦 , 预告一下 , 我后天还要修正下轨道!大家新春快乐 , 我接着工作去啦!

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详解“天问一号”探测器火星着陆过程
“天问一号”被火星引力捕获 , 也为下一步着陆火星打下了基础 。 专家表示 , 要想顺利抵达火星表面 , “天问一号”需要靠自己渡过四个难关 。
此前在探月任务中 , 已经多次实现了月球表面的软着陆 , 但是相比月球 , 火星存在大气 , 环境更加复杂 。 同时通信时延将达到20分钟左右 , 因此 , 整个着陆过程依旧只能靠探测器自己进行判断和执行 , 地面来不及做任何处置 。

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专家介绍 , 整个着陆过程在9分钟左右 。 探测器需要在9分钟的时间里将速度从约每秒4.9公里降到0 。 而完成这个任务的第一步 , 就要靠火星稠密的大气 。
航天科技集团五院 火星探测器总体副主任设计师 谭志云:大气减速的时候要面临高温的过程 , 还有气动带来的姿态的偏差 , 这都会对减速造成不利的影响 。

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采访人员:像我们比如说返回舱 , 经验是可以借鉴的吗?
航天科技集团五院 火星探测器总体副主任设计师 谭志云:有一定借鉴意义 , 但是由于火星大气 , 毕竟它的未知性 , 就是不确定性挺大的 , 所以风险还是比较大 。
一旦利用自身气动外形和防热结构扛过了气动减速的第一关 , “天问一号”的速度就将成功减少90%左右 。接下来 , 它需要立刻打开自己的减速伞 , 直到速度降到每秒不到一百米时 , 就会进入到我们此前在月球探测时也见过的着陆过程 。 探测器携带的变推力发动机会准时开机 , 进入动力下降段 。

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航天科技集团五院 火星探测器总体副主任设计师 谭志云:这个过程的话大概是在80~100秒 。 然后到达距火面100米的时候 , 进入悬停阶段 。这个时候微波测距测速敏感器就是对地进行一个测量 , 还有包括我们的光学相机 , 三维激光相机 , 然后对地成像 , 可能还会在100米高度进行一些平移 , 选择更安全的着陆区进行着陆 。

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当自主确定着陆区域后 , 着陆巡视器会在缓冲机构和气囊的保护下 , 抵达火星表面 。
成功率不到50% 探火之路为何充满风险
人类火星探测的历史上 , 成功率只有不到50% 。 探火之路为何如此困难呢?经过半个多世纪的探索 , 火星探测又有了哪些发展呢?
【表面|五月份火星表面见!“天问一号”着陆过程详解】从1960年 , 苏联发射火星1A号 , 首次尝试对火星进行飞掠探测至去年6月底 , 全球共实施了44次火星探测活动 , 其中只有19次取得全部成功 。 而在25次不成功的任务中 , 很多都发生在上世纪70年代 。

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航天科技集团五院 火星探测器总体副主任设计师 缪远明:那会儿因为运载非常不成熟 , 大量的任务都是在发射的过程中就失败了 , 或者说是发射入轨以后 , 运载的上面级点火不成功 。 70年代的任务大部分是因为运载不成熟导致的失败 。

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当运载火箭技术足够将人类的航天器送上探火之路时 , 人类对宇宙空间认识的局限又成了奔向火星的障碍 。

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航天科技集团五院 火星探测器总体副主任设计师 缪远明:比如说受到宇宙辐射的影响 , 导致星上的计算机失效了 , 然后没法进行近火制动 , 这样导致失败的 。

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随着技术的进步 , 人类的探测器可以穿越宇宙空间 , 顺利抵达火星轨道 。 然而 , 火星环境的不确定性又成为影响任务成功的首要因素 。 因此许多任务实现了火星环绕飞行 , 却在着陆火星的这一步功亏一篑 。
航天科技集团五院 火星探测器总体副主任设计师 缪远明:包括欧洲的Exomars它在气动减速的过程中 , 因为开伞以后姿态大幅震荡 , 它把这个现象没有考虑到 。 计算机产生了一个错误的指令 , 以为它已经着陆了 , 然后实际上它还在天上飘着 , 那就产生了灾难性的后果 。

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值得注意的是 , 随着技术的进步 , 人类探索火星的成功率也在逐步提高 。 从2006年以来各国进行的10次火星探测任务来看 , 仅1次出现完全失败 , 成功率达到80% , 这也体现了人类深空探测技术的不断完善 , 和对火星认识的不断积累 。
编辑 杨利
来源:央视新闻

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