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中國航天科技 解碼“天問一號”的“最后一腳”穩準剎車

中國航天科技 解碼“天問一號”的“最后一腳”穩準剎車
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效果圖。 中國航天科技集團六院供圖
中新網西安5月15日電(采訪人員 張一辰)“10個月的時間，我們的心一直與‘天問一號’一起在深空飛翔，如今火星軟著陸成功實現，充分驗證了我院研制的78臺發動機的性能，這為我們完成后續任務增添了信心。”中國航天科技集團六院(以下簡稱：航天六院)院長王萬軍表示。
北京時間5月15日，天問一號著陸巡視器穩穩地降落在預選著陸區——火星北半球的烏托邦平原，中國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。
據了解，天問一號探測器成功著陸火星需要在短短9分鐘時間內將兩萬多公里時速降為零，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，每個環節都不容有失。經過一系列減速措施，“天問一號”來到距離火星表面約2公里處，以約100m/s的速度不斷接近火星表面。該速度相當于目前中國高鐵的最高運行時速。由航天六院研制的7500N變推力發動機就是最后動力減速環節的主要工具。
中國航天科技 解碼“天問一號”的“最后一腳”穩準剎車
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【 中國航天科技|解碼“天問一號”的“最后一腳”穩準剎車】效果圖。 中國航天科技集團六院供圖
在日常駕駛過程中，是否頻繁猛踩剎車，是衡量一名司機水平高低的重要指標之一。同樣，為了減少降落過程中對著陸巡視器的沖擊，將“乘客”平穩送達，發動機采用了“長距離輕剎車”的技巧，其會按照預設的時序和實時的指令完成變推力調節，令著陸巡視器慢下來，最后以很低的速度平穩降落于火星表面。
中國首次火星探測任務天問一號探測器2020年7月23日成功踏上奔火之旅。2021年2月10日，天問一號探測器進入環火軌道，開展科學探測工作，獲取了大量科學數據。此后，探測器在火星停泊軌道上運行約3個月，對預選著陸區烏托邦平原的地形地貌、沙塵天氣等進行詳查，為擇機著陸火星做好準備。
火星表面軟著陸的另一個難點在于，月球表面近似真空，而火星表面有一層稀薄的大氣。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，天問一號探測器變推力發動機的高度比嫦娥三號探測器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。
“天問一號”的落火之旅能攜帶“乘客”的總重量卻是有限的。科研人員從發動機的原理入手，按照任務的需求和特點，對系統參數和總裝布局進行了優化，既保證了功能，又增加了一些新技術，應用了一些新材料，發動機沒有“長肉”“增肌”，重量還減少了2/3，為其他“乘客”讓了讓“座”，進一步發揚了變推力發動機高性能、長壽命、高可靠的特點，一舉解決了上述問題。(完)

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