天問一號“教科書式”著陸火星︰中國問天之路再上新台階
发布时间:2021-06-11 | 发布者： 东东工作室 | 浏览次数： 次
2020年10月1日，國家航天局發布我國首次火星探測任務天問一號探測器飛行圖像。新華社發
火星，我們來了
■解放軍報記者 安普忠 岳雨彤 賀逸舒
5月15日凌晨，北京航天飛行控制中心指控大廳內一片忙碌。隨著一道道指令發出、一聲聲報告回傳，我國首個火星探測器天問一號按計劃一步步向火星表面降落。
火星著陸是我國首次火星探測任務“繞、落、巡”的第二步，也是此次火星探測任務難度最大、風險最高的一步。由于火星距離地球遙遠、大氣稀薄、地形復雜，著陸過程中的“黑色9分鐘”危險重重，稍有不慎，探測器便會粉身碎骨，前功盡棄。到目前為止，人類進行的火星探測任務成功率不到50%，其中大部分都失敗在著陸火星階段。
凌晨1時許，天問一號探測器在停泊軌道實施降軌，機動至火星進入軌道。
子夜，當許多人已經進入甜美夢鄉時，航天測控人正堅守在各自的崗位上。他們密切關注著各項數據，期待著天問一號平安“落火”。中國航天所構築的地面測控鏈自西向東橫跨大陸，各測控點宛如夜空中閃亮的星，織就一條流淌著航天夢想的星河。
295天飛行，295天期待。在北京航天飛行控制中心工作人員的精心呵護下，舉世矚目的天問一號歷經一段漫長的旅程即將抵達目的地。
4時許，著陸巡視器與環繞器分離，兩器分離約30分鐘後，環繞器進行升軌，返回停泊軌道，為著陸巡視器提供中繼通信。
歷經約3小時飛行，探測器進入火星大氣。傘降控制、動力減速、懸停成像、緩速下降……這些只能靠天問一號探測器自主完成。
此刻，每名工作人員的心都提到了嗓子眼。因為無法實時跟蹤，他們只能全神貫注于屏幕上一個個數據、一條條曲線。
這9分鐘，短暫又漫長；這9分鐘，緊張又期待……
“根據遙測判斷，著陸巡視器轉入無控模式！”7時18分，祝融號火星車發回平安到家的信號，指揮大廳內頓時響起熱烈掌聲，許多科研人員興奮地喊著︰“火星，我們來了！”
黎明破曉，曙光到來。在經歷了295天的等待後，天問一號終于向火星獻上了來自地球古老東方的深情一吻。
天問一號成功著陸火星，是我國首次實現地外行星著陸。這是我國航天事業發展的又一具有里程碑意義的進展，必將為人類航天事業貢獻更多中國智慧、中國方案。
此刻，中國首次火星探測任務工程總設計師張榮橋熱淚盈眶︰“‘祝融’代表了我們中國人對火星的無限想象。”
此刻，北京航天飛行控制中心首次火星探測任務型號團隊總師崔曉峰無限感慨︰“所有人的努力付出都是值得的！”
此刻，“中國火星車第一駕駛員”、火星車操控主管趙瑞的工作剛剛開始。按照計劃，祝融號火星車將依次開展對著陸點全局成像、自檢、駛離著陸平台並開展巡視探測等一系列科研工作。“我們將駕駛火星車向全國人民交上一份優秀的答卷！”他說。
（解放軍報北京5月15日電）
天問一號“教科書式”著陸火星——
中國問天之路再上新台階
■解放軍報記者 賀逸舒 安普忠 岳雨彤
2021年5月15日，經過295天的太空之旅，我國首個火星探測器天問一號成功著陸火星。中國首次火星探測任務一戰即勝，一氣呵成。中國科學院院士葉培建興奮地說︰“這是一次教科書式的著陸，落得非常漂亮。”
這一落，是中國智慧、中國方案與中國力量的結晶。
這一天，中國問天之路再上新台階，中華民族向更遙遠的深空又邁出了一大步。
航天科技集團五院天問一號探測器總體主任設計師王闖說，天問一號的成功著陸，是一次做好了全面準備與充足預案的勝利。
著陸火星有多難？
在天問一號著陸巡視器成功著陸火星之前，世界各國共實施了44次火星探測活動，完全成功的探測任務只有19次，成功率不到50%。
著陸，是火星探測中風險最高的環節。迄今為止，人類成功登陸火星的探測器只有9個。天問一號的成功著陸，讓火星第一次留下中國人的印跡。
著陸難，難在著陸過程的復雜。
從分離到著陸的短短9分鐘內，天問一號著陸巡視器的運行時速從約2萬公里/小時降為零，其間需要經歷氣動減速、降落傘減速、動力減速、著陸緩沖等多個環節。作為著陸巡視器的主發動機，7500N變推力發動機是動力減速環節的主要工具，使天問一號實現“最後一腳”穩準剎車。這種“太空剎車”方法已在嫦娥三、四、五號探測器落月過程中連續三次成功實施，天問一號著陸巡視器的7500N變推力發動機正是落月用變推力發動機的2.0版。
著陸難，難在火星環境的不確定性。
不同于月球表面近似真空，火星表面有一層稀薄的大氣，且很不穩定，會不時地出現風或沙塵暴。在降落過程中，著陸器與火星表面的大氣會劇烈摩擦，為了防止被“燒糊”，著陸器上增加了一個防熱大底，原本可以“伸出去”的發動機被“兜起來”了。有限的艙體空間限制著發動機的尺寸，天問一號變推力發動機的高度比嫦娥三號變推力發動機要縮小超60%，推力等主要性能指標卻保持不變，“小個子”要爆發出“大能量”，這意味著發動機必須更結實。
著陸難，還難在全程只能由探測器自主控制。
火星與地球距離遙遠，信號還沒跑到地球，探測器已經“收工”了。對于身在遙遠異鄉的天問一號來說，所有動作觸發條件的測量、判斷以及執行，均是自主測量、自主判斷、自主控制。在著陸巡視器降落過程中，雷達等探測設備會像眼楮一樣盯著火星地面，測量它距離地面高度等參數，這些參數進入制導、導航與控制系統，由這個睿智的“大腦”計算出對發動機的推力要求。發動機會按照預設的時序和實時的指令完成變推力調節，讓著陸巡視器慢下來，最後以很低的速度穩穩落在火星表面。
據悉，天問一號著陸巡視器著陸後，祝融號火星車將在七八天後以3個火星日為一個周期，開始它的工作。
祝融號火星車總共搭載了6種有效載荷。
用于火星巡視區地形地貌探測的導航地形相機，主要用于拍攝火星表面的圖像，規劃火星車巡視的路徑；次表層探測雷達，用于探測火星巡視區的土壤結構以及土壤下是否有水或冰的存在；火星表面成分探測儀與多光譜相機，用于探測火星巡視區表面的元素、礦物和岩石類型。
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