天問(wèn)一號(hào)：火星開(kāi)門吧,，我到啦,！

　　作者：郭超凱

　　北京時(shí)間5月15日,，天問(wèn)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(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得圓滿成功,。

　　天問(wèn)一號(hào)探測(cè)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(guò)3個(gè)月的養(yǎng)精蓄銳,，天問(wèn)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(guó)首輛火星車“祝融號(hào)”也將駛離著陸平臺(tái)，開(kāi)展巡視探測(cè)等工作,。

　　此次天問(wèn)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(wèn)一號(hào)經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的充分準(zhǔn)備，終于開(kāi)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(wèn)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(guò)程大致分為進(jìn)入——減速——軟著陸三步，簡(jiǎn)稱為EDL(Entry,， Descent,，Landing),。據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部火星探測(cè)器總體主任設(shè)計(jì)師王闖介紹,，天問(wèn)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(guò)程它克服了高溫和姿態(tài)偏差,。氣動(dòng)減速完成后，天問(wèn)一號(hào)的下降速度也減掉90%左右,。

　　“緊接著天問(wèn)一號(hào)打開(kāi)降落傘進(jìn)行傘系減速,，當(dāng)速度降至100m/s時(shí)，天問(wèn)一號(hào)通過(guò)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(wèn)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?lái)說(shuō),，整個(gè)過(guò)程天問(wèn)一號(hào)要在9分鐘內(nèi)從約2萬(wàn)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(guó)已有月表著陸經(jīng)驗(yàn),，但此次天問(wèn)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(guò)程,，相距遙遠(yuǎn)的地球科學(xué)家們來(lái)不及做任何處置，只能靠天問(wèn)一號(hào)自主完成這“黑色九分鐘”,。

　　13個(gè)載荷助天問(wèn)一號(hào)探索火星

　　成功著陸后,，天問(wèn)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(wèn)一號(hào)進(jìn)入艙將著陸信息通過(guò)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(yáng)翼天線展開(kāi),，“祝融號(hào)”火星車將在第一時(shí)間將成功展開(kāi)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(kāi)始新的征程,。

　　探測(cè)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(yáng)能帆板),、支撐結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)等部分外,，天問(wèn)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(wèn)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(cè)雷達(dá),、火星礦物光譜探測(cè)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(cè)雷達(dá)、火星表面成分探測(cè)儀,、火星表面磁場(chǎng)探測(cè)儀,、火星氣象測(cè)量?jī)x、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(guó)帶來(lái)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(chǎng)和重力場(chǎng),，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(guó)首次火星探測(cè)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(yáng)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(lái)”,。中國(guó)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(cè)器拍攝的圖片來(lái)看,，火星的地貌似乎與地球上的沙漠戈壁無(wú)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(guò)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(guó)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(wú)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(cè)工作，天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器也將進(jìn)行軌道調(diào)整,，從而開(kāi)展環(huán)繞科學(xué)探測(cè),。

　　“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(guó)得克薩斯州的一場(chǎng)龍卷風(fēng),。”曾有學(xué)者用上述語(yǔ)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(lái)源均為：中國(guó)航天科技集團(tuán)五院