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首次採用配平翼加獨特進入方案 天問一號成功登陸火星

首次採用配平翼加獨特進入方案 天問一號成功登陸火星

環球報記者從國家航天局獲悉,科研團隊根據“祝融號”火星車發回遙測訊號確認,5月15日“天問一號”著陸巡視器成功著陸於火星“烏托邦”平原南部預選著陸區,我國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。

據國家航天局介紹,週六凌晨1點左右,“天問一號”探測器從火星停泊軌道下降高度,然後在凌晨4點左右,火星車與軌道器分離。在進入火星大氣層之前,這兩個著陸器組合進行了另一次飛行,飛行時間為三個小時。

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國家航天局稱,“祝融號”進入火星大氣層後,進行了大約9分鐘的減速、懸停以避開障礙物和緩衝,然後在“烏托邦”平原的指定著陸點軟著陸。國家航天局稱,分離30分鐘後,軌道飛行器上升並返回到停留軌道,為著陸器組合提供中繼通訊。

國家航天局強調,在實施“天問一號”火星探測任務的全過程中,與歐洲航天局、阿根廷、法國、奧地利等國際航空組織和國家開展了合作。

“天問一號”探測器的順利著陸,標誌著中國成為繼俄羅斯和美國之後第三個取得這一成就的國家。

2020年7月23日,“天問一號”在中國南方海南省文昌航天發射場透過長征五號運載火箭發射,並在進入計劃軌道後的第295天,成功著陸。

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“天問一號”研發方中國空間技術研究院(CAST)表示,“天問一號”的整個進入、下降和著陸(EDL)耗時約9分鐘,在此期間飛船的速度從每小時2萬公里降至零。中國飛行器的EDL在它展開降落傘和變推力發動機系統之前首先涉及一個氣動減速階段。

“天問一號”探測器的總體主任設計師王闖說,這個氣動減速階段飛船的速度減少了約90%,然後降落傘階段幫助它進一步減速到100米/秒,然後推力引擎系統啟動,使飛船進入盤旋階段,當它到達表面大約100米。

他解釋說:“在懸停階段,火車車上的6個儀器,包括用來確定速度和距離的微波感測器和光學攝像機同時啟動,以‘尋找一個更安全的’地點進行軟著陸。”

週六,航天業內人士告訴《環球時報》,雖然“天問一號”繼承了此前“嫦娥三號”、“嫦娥四號”和“嫦娥五號”月球探測任務中成熟的懸停和避障技術,但在火星著陸嘗試中仍有許多新的挑戰。

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“天問一號”探測器系統總師孫澤洲指出,目前,人類登陸火星的成功率只有50%以下,大多數失敗的嘗試都發生在EDL階段。“這需要一系列技術的精確操作,包括氣動外形設計,降落傘和引擎,以實現軟著陸在火星上。

與月球相比,火星首先離地球遠得多,這不可避免地會導致通訊延遲約20分鐘。 CAST 專家表示,這意味著天問一號在著陸過程中完全靠自己。此外他補充說,儘管火星大氣層的密度只有地球大氣層的1%,但這給著陸帶來了比在月球著陸更復雜的環境,因為月球上沒有大氣層。

火星巡視器總體主任設計師陳百超說,我們沒有關於火星大氣的第一手資料……這意味著我們被置於一個完全未知的環境中。可以想象其難度之大。

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為了抵禦火星大氣層帶來的不確定性風險,中國首次採用了一種獨特的彈道高度計劃,基於配平翼的彈道-升力式進入方案。該方案在進入過程中減速時間長、承受的過載小,也能夠透過控制升力方向提高探測器的著陸精度,是未來火星取樣返回、載人火星登陸任務中的理想進入方式。此前嫦娥五號返回艙也採用相同技術成功降落在地球。

“祝融”號火星車高1。85米,重約240公斤。它被設計為在火星上工作至少3個火星月,相當於地球上的大約92天。

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“祝融”號上有6個科學有效載荷,一對導航和地形相機、一個多光譜相機、一個火星表面成分探測儀、一個次表層探測雷達、一個火星表面磁場探測儀和一個火星氣象測量儀主要研究祝融降落地區的地形、地質、土壤結構、礦物岩石型別和大氣。

火星表面的沙塵速度可達每秒180米,大約是地球上超級颱風的三倍,為了在惡劣的沙塵環境中生存下來,中國工程師為“祝融”號已經開發出一種新材料,防止灰塵汙跡,如有灰塵,可透過振動使其抖掉。

此外,據《環球時報》從CAST獲悉,當“祝融”號在其驅動路徑上遇到複雜情況時,中國科學家將首先在實驗室用1:1的“祝融”模型在地球上進行模擬測試,然後再向探測器傳送指令。

芬蘭太空觀察員安德魯·瓊斯(Andrew Jones)一直在關注中國航天工業。他告訴《環球時報》,著陸所用的技術是基於中國成功的載人航天和月球任務。他們還沒有完全測試過,但他們有處理這些技術的經驗。瓊斯說,中國在“天問一號”探險中所做的事情“極具挑戰性,令人印象深刻。

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天問一號任務突破了第二宇宙速度發射、行星際飛行及測控通訊、地外行星軟著陸等關鍵技術,實現了我國首次地外行星著陸,是中國航天事業發展中又一具有重大意義的里程碑。(冪談天下/張冪)

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