吊車 美國毅力號7分鐘著陸火星,而天問一號則需9分鐘,是技術(shù)差距?
我國的天問一號火星探測器在歷經(jīng)7個月,4.75億公里長途跋涉抵達(dá)火星,又在火星軌道上精心準(zhǔn)備了3個月后,終于成功著陸火星,登陸火星的難度之大,可見一斑,而其中最為關(guān)鍵的,也最讓科學(xué)家們所擔(dān)心的,就是探測器從開始著陸到抵達(dá)火星表面的這段“真空期”。
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由于電磁波傳播速度的局限性,導(dǎo)致信號在火星與地球之間一個往來需要耗時幾十分鐘,而探測器著陸火星表面的耗時僅需10分鐘不到,因此這段過程是不可能存在實時的人工干預(yù),全都要靠探測器自己努力,因此人們根據(jù)以往美國的經(jīng)驗,就將這段過程所需要的耗時稱為“恐怖七分鐘”。
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然而當(dāng)我們的天問一號成功著陸火星之后,不少人突然發(fā)現(xiàn),之前一直說的七分鐘,怎么變成九分鐘了呀?難道多出來的兩分鐘,是因為技術(shù)不夠而導(dǎo)致的嗎?畢竟在此之前,美國的毅力號火星探測器,就在比天問一號晚了7天發(fā)射的情況,還比我們領(lǐng)先三個月就登陸火星了(領(lǐng)先三個月登陸的主要原因是美國早已掌握了火星的詳細(xì)地貌分布情況,而我們則是新手,自然需要一個考察期)
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著陸耗時相差兩分鐘,到底是不是技術(shù)差距,我們就來對比一下雙方的降落過程,那么結(jié)論自然就有了。
先來看看毅力號的七分鐘是怎么回事?
首先毅力號在抵達(dá)火星之后,由于美國早已有過多次火星探索,因此毅力號并不需要一個漫長的環(huán)繞考察火星表面的這么一個過程,于是就直接一頭扎進(jìn)了火星大氣,準(zhǔn)備開始著陸
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而此時毅力號的速度是每秒5.4公里,利用大氣減速,雖然火星大氣很稀薄,密度不及地球的百分之一,但這個階段仍舊是最主要的減速環(huán)節(jié),并且這個環(huán)節(jié)里還有一個非常重要的開傘判斷過程,也就是利用距離觸發(fā)技術(shù),根據(jù)離預(yù)定降落點的距離來判斷是否開傘,而整個環(huán)節(jié)的耗時為240秒。
最終速度降低到了每秒420米,之后找準(zhǔn)時機開傘,進(jìn)行一段為期110秒的再次降速階段,將速度降到每秒89米左右,然后降落傘脫離。
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下面開始動力減速,而動力來源就是一個被稱為“空中吊車”的部分,實際上也是一個裝有火箭推力的裝置,但為何要將其稱為吊車,待會就講到了。
在動力減速的幫助下,毅力號的速度降低到每秒0.75米,此時距離火星表面的高度大約是20米,毅力號火星車就會從這個吊車上被放下來,但不是直接砸向地面,而是用繩子吊著,找到一個合適地方,放到地上。
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從降落傘脫離,到落地,耗時60秒,也就是說,整個著陸過程加起來的總耗時為410秒
至于那個空中吊車,則是在火星車落地后,繩子自動斷開,然后吊車飛走,等待墜毀。
那么我們的天問一號的9分鐘是怎么來的呢?
由于天問一號在抵達(dá)火星之后,進(jìn)行了三個月的火星軌道環(huán)繞,那么它進(jìn)入火星大氣的速度自然要比毅力號小一點,大約為4.8公里每秒,之后便利用火星大氣減速,這個過程大約耗時290秒。
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之后便打開降落傘再次進(jìn)行減速,耗時90秒,速度降低到95米每秒,這時候就開始進(jìn)入動力減速環(huán)節(jié),降落傘之類的東西就要拋掉,只留下著陸平臺和祝融號火星車,而動力來源就是著陸平臺上安裝的7500N大推力反沖發(fā)動機,耗時80秒,將速度降至3.6米每秒。
期間會在高度600到800米時候,利用儀器進(jìn)行一個“粗”避障,避開地勢地貌不好的地方,然后在高度一百米的時候,進(jìn)行懸停,進(jìn)行一個“精”避障,就是仔細(xì)考察,找出一塊最合適的小區(qū)域,進(jìn)行最后的降落。
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而這整個的著陸過程耗時大約九分鐘。
這里需要說明的是,與美國不同的,我們采用的降落方式并不是什么“空中吊車”,而是安全系數(shù)更加穩(wěn)定的反沖懸停降落,主要原因是因為我們的祝融號火星車質(zhì)量不是很大,不像毅力號那樣質(zhì)量有一噸多,因此天問一號最合適的降落方式就是這種反沖著陸,而空中吊車那種方式,就比較適合大質(zhì)量,高精密儀器的火星車。
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