这么难登陆的火星,我们是如何登陆的?
我国已经向火星发射了数十颗探测器,但大多数最终都没能成功以失败告终。而今天,天问一号的顺利着陆,标志着我国成为了全世界第一个在首次火星探测任务当中就实现登陆火星的国家。那我们是怎么做到的呢?
三百五十多年前载人登月,在过去60年间的近50次火星探索任务中,已经有九个登录器赴火星车成功登陆。为什么会这么难?主要问题就是减速。根据以往数据,登陆器进入火星大气速度非常快,一般在16200km每小时到2万km每小时左右,天问一号的进入速度估计约为17600km每小时。
虽然火星大气的存在,是登陆器能像卫星返回地球一样,利用大气摩擦做气动减速和降落伞减速。但火星大气的压力和密度只有地球的1左右,十分稀薄,无法向地球大气一样提供足够的空气阻力,所以,还需增加登月时常用的反推发动机动力减速。和降落前的着陆缓冲才能实现最终的软着陆,而且是地火距离超3亿km通讯时延超17分钟,远超着陆时间,一切情况只能靠登陆器自主判断,风险极大,任何环节稍有差错,都会使登陆器因降速不足而坠毁。
同时,火星大气不稳定,尘暴较地球严重,影响着陆时参数的获取和确定,更不用提降落范围内砂石遍布,崎岖不平的地表,对最终着陆造成了挑战。当然,火星复杂的环境对着陆点选择也提出了很高要求。这是基于火星全球勘探者号数据绘制的火星地形图。
由深蓝到红到白,代表海拔的递增。为了延长登陆器在大气通过的行程,使减速时间更长,首先就要选择海拔较低,地势较平坦的地区,其次,由于火星气温很低,平均在零下60左右,最低可达零下140气温都随之到向两极递减,所以未使设备获得足够温度和能源。通常选择南北纬30度以内,温度较高,日照较充足的地区,同时由于火星地表大面积覆盖松散的灰尘,有时可达45米,我们还需结合这样的热惯量图和热反照率图。
2021年5月15日天问一号成功在乌托邦平原南部着陆,完成落的目标,正式点燃中国人行星探测的火种。
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