冬奥会纪念邮票将发行设计者揭秘“针尖上的舞蹈”

  2021-05-18 21:06:04

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  中新网北京5月16日电 (郭超凯 朱晨曦)5月15日,天问一号成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。天问一号任务实现了中国首次地外行星着陆,是中国航天事业发展中又一具有重大意义的里程碑。

  从火星大气层外缘通过软着陆的方式降落到火星表面,天问一号“落火”不仅面临着三大难点,而且要跨越“黑色九分钟”,可谓是“步步惊心”。

  “落火”三大难点

  火星是目前行星探测的重点目标。但在人类已实施的47次火星探测任务中,成功或部分成功的只有25次。而火星着陆任务风险更高,22次着陆任务中(着陆火星19次、着陆火星卫星3次)只有10次取得成功,成功率为45%,目前只有美国和中国掌握了火星软着陆技术。

北京时间5月15日7时18分,天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。图为火星探测器天问一号着陆火星表面模拟图。 张高翔 摄
北京时间5月15日7时18分,天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。图为火星探测器天问一号着陆火星表面模拟图。 张高翔 摄

  “落火”会有哪些难题?中国国家航天局探月与航天工程中心深空探测总体部部长耿言总结称,天问一号着陆火星面临着三大难点。

  难点一,火星环境的不确知性,增加了着陆的不确定性。火星表面有一层稀薄的大气,与月球和地球的环境截然不同。耿言表示:“月球没有大气,着陆过程完全靠反推发动机减速,干扰因素少。但我们对火星环境的了解非常有限,也没有经过飞行验证后的数据,火星大气稀薄且受季节、夜昼、火星风暴等影响非常不稳定;火星表面地形复杂,遍布岩石、斜坡、沟壑等障碍物;火星尘暴也较地球更为严重。这些都会带来很大风险。”

  难点二,着陆过程较为复杂,9分钟内要完成多个动作。中国航天科技集团五院天问一号探测器总设计师孙泽洲指出,天问一号整个着陆过程需要融合气动外形、降落伞、发动机、着陆缓冲等多项技术才能实施软着陆。每个环节都必须确保精准无误,差一秒都可能造成整个任务的失败。

  难点三,距离遥远,全程只能靠着天问一号自主控制。耿言表示,天问一号着陆时,火星和地球的距离达3.2亿千米,无线电信号一来一往约35分钟,地面不可能直接遥控,所有动作触发条件的测量、判断,所有动作的执行,包括最后阶段通过拍摄着陆区的图像并选择满足条件的着陆点,均是自主测量、自主判断、自主控制。

  跨越“黑色九分钟”

  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。天问一号着陆巡视器需要在9分钟内完成10多个动作,每个动作都要一气呵成,而且只有一次机会,可谓环环相扣、步步惊心。

 图为天问一号着陆火星效果图。 中国航天科技集团八院供图
图为天问一号着陆火星效果图。 中国航天科技集团八院供图

 

  “进入、下降、着陆”这一阶段是火星探测最关键和核心的环节。此前国外已实施的火星探测任务,大多因为在这一过程中“折戟”而宣告失利。

  孙泽洲表示,天问一号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。此外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。

  如今天问一号已成功软着陆于火星乌托邦平原。在成功着陆后,进入舱和“祝融号”火星车会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。

  据介绍,“祝融号”火星车搭载了6台科学载荷,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。这些科学载荷有五大使命,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。

  后续,“祝融号”火星车以3天为一个工作周期。受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。更多有关火星的未知秘密,正有待“祝融号”去探索揭秘。(完)

【编辑:田博群】

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