好奇號著陸「恐怖7分鐘」 難度係數高於10

2020-11-29 搜狐網

  「好奇」號從「天空起重機」中吊出,懸掛在下方,接近觸地。

  切入火星大氣層前飛行器調整姿態。

  切入大氣層後拋掉兩塊鎢質載荷獲升力。

  降落傘在距火星表面約11公裡時啟動。

  「天空起重機」8臺反衝推進發動機同時啟動。

  美國「好奇」號火星車於6日在火星表面成功著陸。在「好奇」號登陸火星的過程中,最驚險的歷程當屬進入火星大氣層、下降然後著陸。在短短7分鐘內,「好奇」號時速由約2萬公裡下降至零,由於難度高、風險大,美國航天局稱之為「恐怖7分鐘」。

  著陸過程超級複雜

  切入:「好奇」號進入火星大氣層的切入點距著陸點高度約為131公裡,切入時速度約為每秒5.9公裡。進入火星大氣層之前,飛行器隔熱罩上安裝的小型發動機點火,調整飛行器姿態,將隔熱罩正對前方。

  下降:切入大氣層後,飛行器將通過拋掉兩塊鎢質載荷的方式錯開原有重心位置,幫助飛行器與火星大氣層發生劇烈摩擦時獲得升力。降落傘打開之前,隔熱罩再次拋掉一組物質負荷,為降落傘順利打開做好準備。降落傘在飛船距火星表面約11公裡時啟動,名為「天空起重機」的助降設備及「好奇」號降速後,逐步與隔熱罩、降落傘分離,「天空起重機」上安裝的8臺反衝推進發動機同時啟動,進入有動力的緩慢下降階段。

  著陸:當反衝推進發動機將「天空起重機」和「好奇」號組合體的速度降至大約每秒0.75米之後,幾根纜繩伸出,將「好奇」號從「天空起重機」中吊出,懸掛在下方。此時,「天空起重機」和「好奇」號組合體距火星表面已經很近。隨著組合體的進一步下降,纜繩不斷被拉長,「好奇」號火星車的輪子和抗震系統在觸地時立刻啟動,纜繩會被立即自動切斷,「天空起重機」隨後在距離「好奇」號一定安全距離範圍內著陸。

  「難度係數高於10」

  將「好奇」號在7分鐘內由時速約2萬公裡驟降至零並非易事。「好奇」號項目的運營由美國航天局噴氣推進實驗室負責,該實驗室工程師亞當·斯泰爾茨納認為,「好奇」號著陸「難度係數高於10」。

  早期火星登陸器均包裹在氣囊內「砸」在火星表面。這種著陸方式對「勇氣」號和「機遇」號等個頭較小、重量較輕的探測器來說還行得通。不過,「好奇」號重近1噸,是「勇氣」號和「機遇」號的5倍多,老方法已不適用。

  因此,科學家只能另尋他途。火星大氣層比較稀薄,如果沒有外力相助,單靠火星大氣的摩擦阻力最多只能使「好奇」號時速由約2萬公裡降至約1600公裡。選擇可以制動降落的「天空起重機」無疑可以解決降速問題。

  對人類發射的著陸器來說,火星曆來不是個好去處,事實上,人類發射的半數以上火星探測器以失敗告終。儘管美國有過成功先例,但這並不能為「好奇」號著陸成功「打包票」。即便整個複雜的著陸過程已經過精心設計,火星表面的反常沙塵暴、突然的大風或其他問題都可能使著陸失敗。等到2.4億公裡外的科學家接到信號時,「好奇」號要麼已經著陸,要麼已經功敗垂成。

  最終,「好奇」號安然登陸火星,由此成為在火星表面著陸的最重探測器,其著陸精度也比其他任何探測器更高。新華社

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