圖解「好奇」號火星車如何降落火星

2020-12-03 驅動之家

美國國家航空航天局報導，其研製的最新火星科學實驗室「好奇」號將於8月5日登陸火星表面，是否能成功登陸取決於高科技精密儀器和精確的計時。具體「好奇」號是如何登陸火星的，還是讓我們通過圖解來看看。

一．火星車經過數個月的宇航飛行抵達火星軌道

在此之前，「好奇」號火星車花了八個多月的時間向這顆紅色的星球前進，將於數天後降落的火星的蓋爾撞擊坑，探索撞擊坑中隆起的數千米高的山脈，尋找火星上支持生命存在的證據。

「好奇」號登陸火星通過一套非常複雜的機械程序，以下揭示整個登陸的工作流程：隨著「好奇」號火星科學實驗室抵近火星軌道，火星車此時正完全處於著陸隔熱系統的包裹之中，在穿過火星大氣前，「好奇」號將進入火星中部區域上方2188英裡，即3522公裡的位置。

二．搭載「好奇」號火星科學實驗室的著陸艙

在進入火星大氣層時，「好奇」號火星車將受到著陸隔熱系統的保護，著陸艙熱防護系統有兩個部分構成，前端隔熱罩和後蓋組成，前者將面臨飛船穿過火星大氣層時所產生的高溫。該隔熱系統是探測火星的航天史上使用過最大的隔熱艙，跨度達到了14.8英尺，約為4.5米。圖中顯示的是火星科學實驗室進入火星大氣時的情景。

三．著陸艙上的矢量控制發動機

火星車的著陸動作分為進入火星大氣層、減速下降以及著陸三個階段，當接觸到火星大氣時，將處於蓋爾撞擊坑上方81英裡處，大約為131公裡，最終火星車將按預設程序降落在撞擊坑的山脈旁邊。「好奇」號火星車配備了更加精確的導航系統，在進入火星大氣層後將為火星車提供高精度的位置信息，比以往任何一個火星著陸探測器的精度都要高。根據美國國家航空航天局的官員稱，著陸系統上的矢量發動機將有助於火星車精確控制方向。

四．火星車隔熱系統將於火星大氣產生劇烈的摩擦

美國國家航空航天局「好奇」號火星科學實驗室著陸器在進入火星大氣、減速下降和著陸階段大約持續7分鐘，在此期間，著陸器的速度將從每小時1.32萬英裡，約為5900米每秒減速至零。圖中顯示的是受到火星大氣摩擦的飛船前端隔熱罩。

五．「好奇」號火星車配備了有史以來最大的行星登陸降落傘

「好奇」號火星科學實驗室的研究人員為火星車著陸系統打造了有史以來最大的行星登陸降落傘，該降落傘由80根懸吊鋼線組成，長度超過了165英尺，約為50米，跨度為51英尺，約為16米。可在火星大氣中2.2馬赫的速度降落時使用，產生6.5萬磅的作用力，即2.95萬千克的反作用力。超音速降落傘連接裝置位於著陸系統的頂端，當前端熱屏蔽罩打開拋棄之後，火星車開啟測高雷達，確定自己的高度和速度。

六．彈射出隔熱系統前端防護罩後的情景

圖中顯示的火星車著陸系統已經將前端摩擦隔熱罩拋棄，只剩下隔熱罩的後蓋，而超音速降落傘則連接到後艙上。由於火星車的質量太大，無法使用傳統的安全氣囊進行軟著陸，本次採用的新型降落系統將使用到「天空起重機」反推火箭並通過吊索把火星車降至地面。

七．測距雷達將為火星車提供精確的高度和速度信息

在火星車將隔熱系統前端防護罩拋棄之後，測距雷達開始工作，通過位於火星軌道上的中繼飛船向地球傳回海拔高度和速度等信息。在最後的下降階段，將由一個被稱為「天空起重機」的反推火箭為火星車減速，圖中顯示的是在「好奇」號火星車安全抵達地面前一分鐘，處於工作狀態的「天空起重機」。

八．火星車將通過吊臂電纜降至火星表面

由於「好奇」號火星車的重量太大，無法使用安全氣囊進行著陸，所以需要通過非常規的方法完成登陸任務。科學家們設計了懸停在空中的吊臂將火星車緩慢降至火星表面。著陸系統連接到火星車的車輪上，以便於任務專家檢查這套系統，其設計壽命為兩年。

圖中可以清楚地看出「天空起重機」的工作原理，當火星車啟動火箭反推裝置時，通過八個矢量發動機噴口控制火星車的姿態，在「天空起重機」與火星車之間有三條尼龍索連接著，為火星車提供電源、通訊等功能連接。連接索長度達到了25英尺，約為7.5米，一旦火星車接觸火星表面，並被傳感器檢測到後將切斷連接，懸停式反推火箭將往一個方向飛走，離開火星車的安全區域。

九．「好奇」號火星車接觸火星表面時連接電纜將被切斷

圖中顯示的是「好奇」號火星車抵達火星表面時的情景，但其仍然連接著懸停在上方的「天空起重機」。

十．「天空起重機」是火星登陸任務中獨一無二的降落方式

圖中描述了當火星車接觸到火星表面時，連接電纜就會被立刻切斷，反推火箭將會飛離火星車，離開安全距離之外。該著陸方法在目前登陸火星的探測器中是獨一無二的。（文/騰訊科技）

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