“落”火背后究竟要经历哪些“惊心动魄”?

2021-06-03 02:03
国防科技工业 2021年5期
关键词:火星车天问降落伞

着陆前的“侦察”工作至关重要

当“天问一号”经过预定着陆区上空时,会用中分辨率相机、高分辨率相机和光谱仪等载荷设备对预定着陆区进行详查,主要探测预定着陆区的地形、地质、地貌以及是否存在沙尘暴等环境条件,为着陆巡视器的安全着陆做好准备工作。

依据探测器收集到的“情报”,“指挥部”会择机发布降落的命令,“天问一号”将开始火星探测任务的第五阶段——离轨着陆阶段,也就是我们所说的落“火”。

依据探测器收集到的“情报”,“指挥部”会择机发布降落的命令,“天问一号”将开始火星探测任务的第五阶段——离轨着陆阶段,也就是我们所说的落“火”。

着陆巡视器落“火”要经历进入、下降和着陆三个阶段。

首先,“天问一号”要实施降轨机动,环绕器上的发动机点火,降低探测器近火点高度。

然后,“天问一号”在距离火星表面约125 公里前,实现环绕器和着陆巡视器的分离。两器到达安全距离后,环绕器点火提升轨道至中继轨道,环绕器升轨的同时,实时拍摄监测着陆巡视器的下降过程。

着陆三阶段“步步惊心”

接着,着陆巡视器调整姿态,防热大底朝前,沿着进入火星大气的轨道滑行,瞄准进入火星大气层的一个窄窄的进入走廊,着陆巡视器与火星大气层形成的这一夹角非常关键,角度太大会导致与大气摩擦温度升高过于剧烈,角度太小又实现不了进入火星大气层的目标。

此后,着陆巡视器进入气动减速段,这是最主要的减速阶段。进入火星大气时,着陆巡视器的速度可达每秒4.8 千米,相当于子弹出膛速度的6 倍。着陆巡视器进入火星大气后,要进行升力体制导和展开配平翼,以便更好地利用火星大气的阻力,使陆巡视器防热大底和火星大气的不断摩擦来减速。经5 分钟的减速之后,着陆巡视器的速度下降到每秒460 米,速度降低将近90%。

在着陆巡视器距离火星10 公里左右时,打开携带的超音速降落伞。在降落伞的帮助下,着陆巡视器的速度下降到每秒100 米以下。在这1 分多钟的时间里,火星大气层中风的速度和方向,对落“火”的精度影响很大,有些时候甚至影响落“火”安全。

当速度降至100 米/秒时,降落伞就基本完成了使命,此后着陆巡视器把大底和背罩抛掉,露出着陆平台和火星车。平台上的7500 牛变推力降落发动机开始点火工作,进一步减小着陆巡视器的下降速度,它用80 秒把速度减小到3.6 米/秒,同时保持姿态稳定,对地雷达随机开机,并展开着陆缓冲机构的四条着陆腿。

在距离火星高度100 米的时候,借助降落发动机进行悬停,同时对火面进行成像,然后挑选相对平坦的区域进行降落。

在最后的落“火”瞬间,利用四条着陆腿里的缓冲吸能材料,把着陆时的冲击力缓冲掉,确保着陆巡视器平稳着陆在火星表面。

在整个落“火”过程中,由于地火距离非常遥远,使得地火通信延时单程超过17 分钟。在落“火”过程中着陆巡视器和地面“指挥部”处于“失联”状态,它需按照事先制定的预案,自主完成进入、下降和着陆的这一系列极为复杂的动作,不能有半点失误,无需也无法依靠地面进行控制和干预。

落“火”短短的9 分多钟,着实让人惊心动魄,后续,随着火星车展开深蓝色的翅膀,缓缓驶下着陆平台,蝴蝶状的火星车——祝融号,将带着国人的期望与寄托,在火星这颗红色的星球上展开科学探索!

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