天问一号成功降落火星专家揭秘在火星上使用降落伞如何保证使命必

　　央广网北京5月15日消息（记者张棉棉）据中央广播电视总台中国之声《新闻晚高峰》报道，天问一号在着陆火星前发出的一封家书上面写道：我即将迎来此次旅程中最凶险最困难的一关进入下降着陆，这是人类火星探测失败率最高的阶段，也是惊心动魄的黑色九分钟。但我一点儿都不害怕，家人们为我着陆火星做好了各种准备，让我心中有数，脚下有路。
　　在天问一号着陆火星的过程中，在闯过了最初的进入段后，接下来是降落伞出场减速。地球上载人飞船使用的降落伞，是在亚音速条件下打开使用的。而在火星上使用降落伞，是在超音速条件下打开充气。如何保证降落伞顺利开伞，使命必达？天问一号最后又如何着陆？带着这些问题，中国航天科技集团五院508所总工程师黄伟接受了总台央广记者的专访。
　　天问一号着陆火星模拟画面（图片来源：央视网）
　　天问一号采用目前国际普遍使用的伞降减速方式，也就是一顶主降落伞、一次性充气展开减速的方案为安全着陆火星进一步减速。但在火星降落伞系统的设计、校核、仿真分析和试验验证方面，和其他国家还有诸多不同。
　　中国航天科技集团五院508所总工程师黄伟对记者表示：降落伞其实有多种伞形可以用，我们是结合早期探空火箭使用伞形的经验，包括借鉴国外像美国的火星探测器，他们进入火星所用的降落伞是叫盘缝带伞这种伞形。但是我们在盘缝带伞的设计，还有伞形构型的一些参数上面，有一些优化，我们叫做锯齿形盘缝带伞。在以前的常规盘缝带伞的基础上有一定的结构改进，对降落伞载荷的分布更加合理。
　　光靠借鉴显然不够，关键技术还得要靠自己，中国的科研工作者们进行了千百次试验，最终不仅造出了盘缝带伞，还进行了创新，为世界航天贡献了中国智慧。
　　黄伟说：像国外的这种情况，我们详细的设计也拿不到，还得靠自己设计、验证。我们这次用的降落伞，在材料、设计验证角度都做了一些新工作。
　　话说回来，锯齿形盘缝带伞，这个听起来非常专业的名字究竟怎么得到的？又是什么意思？黄伟回应，实际上，顾名思义，锯齿形盘缝带伞就是根据伞形的基本形状给出的名称。因为这个伞主要由三个部分构成，上部展开来看是一个圆盘，在圆盘的下面其实是一个缝，是空的，这样在降落伞充气的时候，有些气流就可以从缝通过去，在这个缝下面是一个相对比较窄的带条，这样就组成了盘缝带。我们把带条的尾部做成了三角符的形式，类似于锯齿。所以根据这个形状，起名字叫锯齿形盘缝带伞。
　　与此同时，因为探测火星的方案属于着陆下降过程中一次性打开相对较大的伞，面积达到200平米，而这个伞需要靠航天火工装置把伞包弹射出去，然后直接拉直，一次性充气张开，正是为了适应本次任务，科学家们还给伞包匹配了国内最大的航天器火工装置弹伞筒。
　　黄伟介绍说：弹伞筒就是要把200平方米的伞整体包装在里头，所以相对结构比较大。因为伞的质量达到40公斤，要把40公斤的降落伞都安装在弹伞筒里面，还要用足够大的分离速度弹射出去，所以弹伞筒的规模比较大。在航天器里面，目前是我国最大的一个火工装置。
　　降落伞要在火星上开伞，又需要什么样的条件？黄伟解释说，火星上的大气稀薄，是地球标准大气的1，所以在火星开伞时就非常特殊，主要体现在超声速、低密度和低动压开伞。针对这样的特殊开伞条件，科学家们从伞型的选择、设计参数的选取、材料的选用、局部结构的改进等方面，都采取了相应的特殊措施。还首次使用了一些新研制的特种纺织材料，并在伞绳连接等环节首次使用了插接工艺，相比缝纫工艺连接强度显著改善。
　　黄伟介绍：伞绳连接我们不再通过缝纫穿针引线，而是直接把材料本体插接在一起，这样就提高了连接的强度。因为缝纫连接部位的强度肯定会比伞身本体的强度要低。我们这次采用插接的形式，连接部位的强度也会和本体的强度基本上一致，几乎没有损耗。降落伞伞绳的插接工艺是这次火星降落伞的亮点，也是一个创新点。
　　据了解，目前我国已开展了降落伞高空开伞试验、直升机投放强度试验等充分的试验验证，在试验方法和技术上我国也已经完全自主完成，拥有完全自主的知识产权。那么，降落伞打开后，天问一号接下来又将做什么？降落伞何时和探测器说再见？
　　黄伟表示，天问一号着陆巡视器进入火星大气后在自身的气动外形下减速，降落伞打开后就会将其进一步减速到约95米每秒。
　　黄伟说：天问一号的火星降落伞是在超声速条件下，在接近两马赫的速度下开伞。开伞以后，由降落伞进行气动减速，把着陆巡视器减速到一个比较低速的状态。当减速到95米每秒的速度，降落伞和着陆巡视器上面的背罩一起分离。
　　送君千里终须一别，与降落伞说再见后，着陆巡视器会再利用主发动机进行动力减速，从这一阶段开始，着陆巡视器就要用自己的眼睛去看，用自己的力气去走，开始为着陆做准备，一直减速到离火星表面大概两百米的高度，它才开始进行悬停避障缓速下降，此时，将开启雷达和光学相机，探测预选着陆区，测定离火星表面高度，对着陆区成像，自主分析地形，选出较为平坦的区域准备着陆。
　　黄伟介绍：悬停避障缓速下降，这个过程没有降落伞参与。它是一开始靠降落伞创造足够的低速条件，为发动机的工作创造条件。