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平翼 敢為人先！首次采用配平翼加獨(dú)特進(jìn)入方案 天問一號成功登陸火星

平翼 敢為人先！首次采用配平翼加獨(dú)特進(jìn)入方案 天問一號成功登陸火星
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環(huán)球報(bào)采訪人員從國家航天局獲悉，科研團(tuán)隊(duì)根據(jù)“祝融號”火星車發(fā)回遙測信號確認(rèn)，5月15日“天問一號”著陸巡視器成功著陸于火星“烏托邦”平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國首次火星探測任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。
據(jù)國家航天局介紹，周六凌晨1點(diǎn)左右，“天問一號”探測器從火星停泊軌道下降高度，然后在凌晨4點(diǎn)左右，火星車與軌道器分離。在進(jìn)入火星大氣層之前，這兩個(gè)著陸器組合進(jìn)行了另一次飛行，飛行時(shí)間為三個(gè)小時(shí)。
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國家航天局稱，“祝融號”進(jìn)入火星大氣層后，進(jìn)行了大約9分鐘的減速、懸停以避開障礙物和緩沖，然后在“烏托邦”平原的指定著陸點(diǎn)軟著陸。國家航天局稱，分離30分鐘后，軌道飛行器上升并返回到停留軌道，為著陸器組合提供中繼通信。
國家航天局強(qiáng)調(diào)，在實(shí)施“天問一號”火星探測任務(wù)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(biāo)志著中國成為繼俄羅斯和美國之后第三個(gè)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(fā)射場通過長征五號運(yùn)載火箭發(fā)射，并在進(jìn)入計(jì)劃軌道后的第295天，成功著陸。
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“天問一號”研發(fā)方中國空間技術(shù)研究院(CAST)表示，“天問一號”的整個(gè)進(jìn)入、下降和著陸(EDL)耗時(shí)約9分鐘，在此期間飛船的速度從每小時(shí)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(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)之前首先涉及一個(gè)氣動(dòng)減速階段。
“天問一號”探測器的總體主任設(shè)計(jì)師王闖說，這個(gè)氣動(dòng)減速階段飛船的速度減少了約90%,然后降落傘階段幫助它進(jìn)一步減速到100米/秒，然后推力引擎系統(tǒng)啟動(dòng)，使飛船進(jìn)入盤旋階段，當(dāng)它到達(dá)表面大約100米。
他解釋說：“在懸停階段，火車車上的6個(gè)儀器，包括用來確定速度和距離的微波傳感器和光學(xué)攝像機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，以‘尋找一個(gè)更安全的’地點(diǎn)進(jìn)行軟著陸。”
周六，航天業(yè)內(nèi)人士告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》，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(wù)中成熟的懸停和避障技術(shù)，但在火星著陸嘗試中仍有許多新的挑戰(zhàn)。
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【 平翼|敢為人先！首次采用配平翼加獨(dú)特進(jìn)入方案 天問一號成功登陸火星】“天問一號”探測器系統(tǒng)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(shù)失敗的嘗試都發(fā)生在EDL階段。“這需要一系列技術(shù)的精確操作，包括氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)，降落傘和引擎，以實(shí)現(xiàn)軟著陸在火星上。
與月球相比，火星首先離地球遠(yuǎn)得多，這不可避免地會導(dǎo)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(bǔ)充說，盡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(fù)雜的環(huán)境，因?yàn)樵虑蛏蠜]有大氣層。
火星巡視器總體主任設(shè)計(jì)師陳百超說，我們沒有關(guān)于火星大氣的第一手?jǐn)?shù)據(jù)……這意味著我們被置于一個(gè)完全未知的環(huán)境中。可以想象其難度之大。
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為了抵御火星大氣層帶來的不確定性風(fēng)險(xiǎn)，中國首次采用了一種獨(dú)特的彈道高度計(jì)劃，基于配平翼的彈道-升力式進(jìn)入方案。該方案在進(jìn)入過程中減速時(shí)間長、承受的過載小，也能夠通過控制升力方向提高探測器的著陸精度，是未來火星采樣返回、載人火星登陸任務(wù)中的理想進(jìn)入方式。此前嫦娥五號返回艙也采用相同技術(shù)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(shè)計(jì)為在火星上工作至少3個(gè)火星月，相當(dāng)于地球上的大約92天。
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“祝融”號上有6個(gè)科學(xué)有效載荷，一對導(dǎo)航和地形相機(jī)、一個(gè)多光譜相機(jī)、一個(gè)火星表面成分探測儀、一個(gè)次表層探測雷達(dá)、一個(gè)火星表面磁場探測儀和一個(gè)火星氣象測量儀主要研究祝融降落地區(qū)的地形、地質(zhì)、土壤結(jié)構(gòu)、礦物巖石類型和大氣。
火星表面的沙塵速度可達(dá)每秒180米，大約是地球上超級臺風(fēng)的三倍，為了在惡劣的沙塵環(huán)境中生存下來，中國工程師為“祝融”號已經(jīng)開發(fā)出一種新材料，防止灰塵污跡，如有灰塵，可通過振動(dòng)使其抖掉。

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