荔枝科技专稿 采访人员/王晟
2021年5月15日 ， 中国首次火星探测任务 “天问一号”探测器 ， 择机着陆于火星乌托邦平原 。
自从2020年7月从海南文昌发射升空到现在 ， 已经过去了240多天 ， “天问一号”离地球“老家”已经有4亿多公里之遥 ， 所以测控信号的接受和反馈 ， 一个来回就需要40多分钟 。 而且火星着陆难度极高 ， 需要设计精妙的着陆方式 。
文章图片
图源：国家航天局
探测器安全“跳”到火星表面 ， 都有哪些方式？将在本次任务中实施“绕、落、巡”的“天问一号” ， 又会采用哪种方式 ， 开展火星登陆 ， 安全降落在那颗遥远的红色星球上呢？
目前 ， 火星探测器软着陆主要有三种方式：
“弹弹弹”的气囊式：
探测器进入火星大气层后 ， 气囊自动充气 ， 像乒乓球那样在地面上弹……弹……弹……把坠落的冲击力消耗吸收 。
文章图片
最后 ， 气囊泄气 ， 完好无损的探测器露出真身 ， 开展工作 。
文章图片
气囊泄气后打开保护罩 ， “勇气号”火星车自行开出 图源：NASA
2004年 ， 美国“勇气号”火星车就是用这种方式 ， 像个球一样被“扔”上了火星 。
但是 ， 气囊弹来弹去 ， 很难实现精准着陆 ， 气囊也有被刺破的风险 。
“用完就滚一边儿去”的空中吊车式
探测器进入大气层后 ， 借助反推火箭缓缓下降 ， 把一台火星车慢慢吊运到地面 。
然后上面的“吊车”部分飞到一边坠毁 ， 结束自己的使命 。
文章图片
2012年 ， 美国的“好奇号”火星车就是这样被吊运到火星上的 。
空中吊运着陆速度慢 ， 冲击小 ， 但是太过复杂 ， 风险比较大 。
“小心谨慎”伸腿式着陆
带有缓冲装置的着陆腿 ， 可以吸收探测器着陆时的冲击力 ， 降低那一瞬间的“峰值载荷” 。
就好像体操运动员落地时的“卸力”动作 。
配有着陆腿的探测器 ， 一般还带有反推发动机——通俗地讲 ， 就是一边朝地面喷气 ， 一边小心地探腿落地 。
文章图片
美国“凤凰号”探测器登陆火星模拟动画 图源：NASA
这种着陆方式精度最高 ， 可以精确地在预定地点软着陆 ， 在航天探测器中应用最广泛 。
尤其是大型探测器在月球、火星上着陆 ， 需要释放月球车、火星车 ， 多数都用这样的方式 。
文章图片
嫦娥四号成功登陆月球背面 图源：国家航天局
此前中国的“嫦娥”系列月球探测器 ， 美国阿波罗系列登月飞船 ， “凤凰号”火星探测器等等 ， 都是用这样的方式着陆 。
在2019年11月14日 ， 中国国家航天局邀请部分外国驻华使馆及国际组织人员 ， 观摩中国首次火星探测任务着陆器悬停避障试验 。
文章图片
位于河北的试验场 图源：央视新闻
“天问一号”的着陆器悬停避障试验 ， 在亚洲最大的地外天体着陆综合试验场进行 。 通过模拟火星重力环境（火星重力加速度约为地球的1/3）下 ， “悬停、避障、缓速下降”的过程 ， 综合验证了着陆器的设计正确性和可靠性 。
这是中国火星探测任务着陆器悬停避障试验首度公开 。
文章图片
红色吊盘下方挂着的就是中国火星登陆器（验证中） 图源：央视新闻
2021年中国航天日主场活动上 ， “天问一号”等比例模型公开亮相 。
下图中 ， 由远至今 ， 分别是：“天问一号”探测器系统 ， 着陆器部分和巡视器（即火星车“祝融号”）的模型 。
文章图片
文章图片
看到了吧 ， “天问一号”着陆器配有几条着陆腿 。
文章图片
一个字 ， 稳！
荔枝科技了解到 ， 国际航天界还在探索更前沿的火星探测着陆方式：
“低密度超声速减速器”
当探测器进入火星大气后 ， 减速器会像河豚鱼一样迅速鼓气 ， 增加空气阻力 ， 进行减速 ， 然后借助巨型降落伞安全着陆 。
“地形自动匹配”
探测器下降的过程中 ， 拍摄下方着陆区画面 ， 与事先输入的降落地点照片智能比对 ， 如果发现有偏差 ， 会自动启动发动机调整姿态和方向 ， 尽可能接近预定目标区域 ， 然后安全着陆 。
文章图片
（本文除采访收集的资料外 ， 其它资料来源：《航空航天概论（第4版）》北航出版社、央视新闻、NASA、sky news 。 本文系荔枝新闻专稿 ， 拒绝一切删改 。）
来源：荔枝新闻
【着陆|“天问一号”这样“跳”上火星】编辑：奈斯
推荐阅读
- 快报|“他，是能成就导师的学生”
- 技术|“2”类医械有重大进展：神经介入产品井喷、基因测序弯道超车
- bug|这款小工具让你的Win10用上“Win11亚克力半透明菜单”
- 重大进展|“2”类医械有重大进展：神经介入产品井喷、基因测序弯道超车
- 历史|科普：詹姆斯·韦布空间望远镜——探索宇宙历史的“深空巨镜”
- 空间|（科技）科普：詹姆斯·韦布空间望远镜——探索宇宙历史的“深空巨镜”
- 精度|将建模速率提升10倍，消费级3D扫描仪Magic Swift在2021高交会大显“身手”
- 四平|智慧城市“奥斯卡”揭晓！祝贺柯桥客户荣获2021世界智慧城市治理大奖
- |南安市司法局“加减乘除” 打造最优法治营商环境
- ASUS|华硕预热ROG Flow Z13：称其是“全球最强悍的游戏平板”