天問一號(hào)：火星開門吧，我到啦,！

　　作者：郭超凱

　　北京時(shí)間5月15日,，天問一號(hào)著陸巡視器穩(wěn)穩(wěn)地降落在預(yù)選著陸區(qū)——火星北半球的烏托邦平原,，中國首次火星探測任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。

　　天問一號(hào)探測器于2020年7月23日發(fā)射,，在今年2月到達(dá)火星,，成功被火星捕獲,。經(jīng)過3個(gè)月的養(yǎng)精蓄銳,，天問一號(hào)已在近日實(shí)施降軌,，完成著陸巡視器與環(huán)繞器分離。在成功軟著陸于火星表面后,，不久中國首輛火星車“祝融號(hào)”也將駛離著陸平臺(tái),，開展巡視探測等工作,。

　　此次天問一號(hào)登陸火星有什么難點(diǎn),？“祝融號(hào)”火星車會(huì)以何種方式探索火星？背后又有什么故事呢,？

　　著陸火星經(jīng)歷“黑色九分鐘”

　　被火星成功捕獲以后，天問一號(hào)經(jīng)過幾個(gè)月的充分準(zhǔn)備,，終于開啟了第二階段任務(wù)——“著陸”?；鹦堑谋卑肭蚨嗥皆?，南半球多山地,，因此此次天問一號(hào)著陸巡視器軟著陸火星的地點(diǎn),，就選擇在火星北半球的烏托邦平原南部,。

　　整個(gè)降落過程大致分為進(jìn)入——減速——軟著陸三步,，簡稱為EDL(Entry,， Descent，Landing),。據(jù)中國航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部火星探測器總體主任設(shè)計(jì)師王闖介紹,，天問一號(hào)在進(jìn)入火星大氣層以后首先借助火星大氣，進(jìn)行氣動(dòng)減速,，這個(gè)過程它克服了高溫和姿態(tài)偏差,。氣動(dòng)減速完成后，天問一號(hào)的下降速度也減掉90%左右,。

　　“緊接著天問一號(hào)打開降落傘進(jìn)行傘系減速,，當(dāng)速度降至100m/s時(shí)，天問一號(hào)通過反推發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行減速,，由大氣減速階段進(jìn)入動(dòng)力減速階段,。”王闖介紹,，在距離火星表面100米時(shí)，天問一號(hào)進(jìn)入懸停階段,，完成避障和緩速下降后,，著陸巡視器在緩沖機(jī)構(gòu)的保護(hù)下,，抵達(dá)火星表面,?？偟膩碚f,，整個(gè)過程天問一號(hào)要在9分鐘內(nèi)從約2萬千米/小時(shí)的速度降至到0米/小時(shí),。

　　值得一提的是，雖然此前中國已有月表著陸經(jīng)驗(yàn),，但此次天問一號(hào)火星軟著陸任務(wù)更加艱難,。一方面火星表面存在大氣(火星表面大氣的密度是地球表面大氣密度的1%左右)，火星環(huán)境比月球更復(fù)雜,；另一方面火星離地球距離更加遙遠(yuǎn),，通信時(shí)延單程達(dá)到20分鐘左右,，因此在整個(gè)著陸過程,，相距遙遠(yuǎn)的地球科學(xué)家們來不及做任何處置,，只能靠天問一號(hào)自主完成這“黑色九分鐘”,。

　　13個(gè)載荷助天問一號(hào)探索火星

　　成功著陸后,，天問一號(hào)“繞”“著”“巡”的串聯(lián)任務(wù)終于進(jìn)行到最后一步。著陸后,，天問一號(hào)進(jìn)入艙將著陸信息通過環(huán)繞器轉(zhuǎn)發(fā)地面,。進(jìn)入艙和“祝融號(hào)”火星車先后完成坡道及太陽翼天線展開，“祝融號(hào)”火星車將在第一時(shí)間將成功展開的消息傳回地面,。一切準(zhǔn)備就緒后,，火星車將自主駛離進(jìn)入艙，抵達(dá)火面,，開始新的征程,。

　　探測火星不僅是工程任務(wù)的突破，更是行星科學(xué)領(lǐng)域的突破,。除了常規(guī)的通信,、能源(太陽能帆板)、支撐結(jié)構(gòu),、動(dòng)力系統(tǒng)等部分外,，天問一號(hào)整體上攜帶了13個(gè)科學(xué)載荷，其中7個(gè)在火星上空的環(huán)繞器上,，6個(gè)分布在火星車上,。

　　據(jù)介紹，天問一號(hào)環(huán)繞器搭載的7個(gè)科學(xué)載荷分別是中分辨率相機(jī),、高分辨率相機(jī),、次表層探測雷達(dá)、火星礦物光譜探測儀,、火星磁強(qiáng)計(jì),、火星離子與中性粒子分析儀、火星能量粒子分析儀,。而6個(gè)分布在火星車上的科學(xué)載荷,，則分別為多光譜相機(jī)、次表層探測雷達(dá),、火星表面成分探測儀,、火星表面磁場探測儀、火星氣象測量儀、地形相機(jī),。

　　據(jù)專家介紹,，這些科學(xué)載荷有著五大使命，主要涉及火星空間環(huán)境,、地表形貌特征,、土壤表層結(jié)構(gòu)等研究，將給中國帶來火星的第一手資料,。其中,，與氣象有關(guān)的研究項(xiàng)目將收集有關(guān)溫度,、氣壓,、風(fēng)速和風(fēng)向的大氣數(shù)據(jù)，并研究火星的磁場和重力場,，這些也將解答大眾的好奇,，如火星究竟是什么樣的氣候。

“祝融號(hào)”如何“荒野求生”,？

　　此前,，中國首次火星探測任務(wù)總設(shè)計(jì)師張榮橋曾對(duì)外公布“祝融號(hào)”火星車的配置細(xì)節(jié)：火星車質(zhì)量約240公斤，為6輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng),，攜帶6臺(tái)載荷,，其太陽翼呈蝴蝶翼形。因此有人形象地將“祝融號(hào)”火星車比喻為“火星蝴蝶”,。

　　火星環(huán)境是出了名的惡劣,，要想完成使命，“祝融號(hào)”火星車必須足夠強(qiáng)大,，努力“活下來”,。中國曾數(shù)次造訪月球，積累了寶貴經(jīng)驗(yàn),。但月球與火星最大的不同,，在于月表近乎真空，而火星有大氣層,，這大大增加了探索火星的難度,。

　　從以往火星探測器拍攝的圖片來看，火星的地貌似乎與地球上的沙漠戈壁無異,。但事實(shí)上,，火星上的風(fēng)速可達(dá)每秒180米，這幾乎是地球上特大臺(tái)風(fēng)風(fēng)速的三倍多,。這如野獸般兇暴的烈風(fēng)會(huì)掀起大量的沙塵,、石塊，形成特大沙暴,。讓“祝融號(hào)”火星車的“眼睛”蒙塵,，“翅膀”不再靈活,。面對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)師使用了一種新型材料,，這種材料不易沾上灰塵,，即使沾上也可以通過振動(dòng)將其抖落。

　　火星表面還密布著石塊等障礙物,，這就使得火星車的行駛需要更加“小心翼翼”,，以免被障礙物卡住造成操作的遲滯。那如何才能火星車的每一步都走得更加穩(wěn)妥呢,？設(shè)計(jì)師們也想出了應(yīng)對(duì)之策,。在中國航天科技集團(tuán)五院的實(shí)驗(yàn)室中，有一臺(tái)與“祝融號(hào)”一模一樣的火星車,。當(dāng)“祝融號(hào)”在火星上遇到復(fù)雜路況時(shí),，地球上的火星車將對(duì)火星路況進(jìn)行模擬行駛，確認(rèn)無誤后才會(huì)發(fā)出指令,。

　　按照計(jì)劃,，在緊張工作90個(gè)火星日后，“祝融號(hào)”火星車將結(jié)束巡視探測工作,，天問一號(hào)環(huán)繞器也將進(jìn)行軌道調(diào)整,，從而開展環(huán)繞科學(xué)探測。

　　“一只南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶,，偶爾扇動(dòng)幾下翅膀,，可以在兩周以后引起美國得克薩斯州的一場龍卷風(fēng)?！痹袑W(xué)者用上述語言形容“蝴蝶效應(yīng)”,。如今，“祝融號(hào)”這只全球矚目的“火星蝴蝶”已成功著陸火星,，后續(xù)又會(huì)帶給我們什么意外驚喜,，讓我們一起拭目以待吧。

　　文中配圖來源均為：中國航天科技集團(tuán)五院