当美国毅力号火星漫游车着陆火星后,中国人民最惦记的还是我国天问一号火星探测器。天问一号早于毅力号8天、于2021年2月10日到达火星上空。但是天问一号制动后并没有马上着陆,而是进入环火星轨道;它将围绕火星飞行3个月左右,计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆。
大家关心:天问一号为什么不马上着陆火星?
北京大学地球与空间科学学院教授、中国空间科学学会、空间探测专家委员会副主任焦维新老师告诉记者,毅力号是一个单独的着陆器。有美国此前一系列探测器的长达几年的“探路”——火星勘测轨道飞行器、奥德赛号以及马文号火星探测器进行的详细勘察,NASA已经对毅力号的着陆区域泽杰罗陨石坑非常熟悉。
因此毅力号飞向火星的任务目标就是寻找火星生命(点击查看毅力号任务),单刀直入上火星。在接近火星大气层前十分钟,毅力号就可以扔掉太阳能光板、天线等一系列多余物件,轻装上阵独自接受“死亡七分钟”挑战,着陆火星。
我国首次火星探测任务是将“绕、落、巡”三步并作一步——天问一号是一个集轨道器、着陆器、巡视器于一体的火星探测器,在着陆前,它需要自行在环绕火星的过程中,对着陆区进行非常详细的勘测。
这项勘测,决定了天问一号着陆器的着陆点。
“天问一号选择软着陆的地区叫乌托邦平原,是火星上最大的平原。地质学家说这里很可能是一个古海洋和古陆地交界处。科学家认为该地有很高科学价值,很有可能会取得意想不到的科学成果。
但是这个平原的地形非常复杂,它的中心点是一个低洼地,低于火星基准高度7公里。根据美国海盗二号火星探测器(1976年8月7日进入火星轨道,1976年9月3日触地于乌托邦平原)拍摄的乌托邦平原的照片来看,这里每走几步就是一堆乱石,看上去像地球上的戈壁滩。”焦维新说。
毅力号的着陆方式“空中吊车”,是一种反推发动机技术,将悬吊着的火星车放到地面,对落点的平整度和坡度要求不高。
但是天问一号将沿用我国探月工程中“嫦娥”探测器在落月时所用的悬停避障技术,所以对着陆点地面的平整度要求很高,落得不够平坦或者是姿势不够正,探测器里的火星车就很难开下来了。
另外一个要研究清楚的问题是火星的大气。
火星的大气非常稀薄,密度是地球大气的1%左右。天问一号经过大气减速(气动减速、降落伞减速),还有反推发动机减速等减速过程,最后靠着陆腿着陆在火星表面,吸收撞击的能量,这个过程非常难。
就像空间(返回)舱进入地球一样,它在大气减速的过程中会有8分钟左右的黑障(通信中断),通信无法获得信号。由于距离相当远,从火星回传到地球控制地面站也有很大时延,不可能实现实时控制。所以,进入-减速-软着陆的整个过程是靠天问一号自主完成一系列动作,不是靠地面控制。
“火星的大气情况会随着季节的变化发生变化,天问一号着陆是根据设定程序进行,不像毅力号有实时的调整系统控制,因此在着陆前,天问一号还得把火星大气层的情况监测清楚。”
因此天问一号探测器在着陆火星前的这几个月,忙得很,轨道器要把着陆地形和大气情况勘探得明明白白,以保证天问一号着陆器与巡视器安全、愉快地开启中国首次火星探测。
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