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2021年5月15日,历史定会记住这一天。我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆,成功“落火”。这次着陆有多不容易?实现着陆后,火星探测任务还要迈过哪些难关?

为何环火飞行3个月后才着陆?

2021年2月10日晚,“天问一号”到达火星附近,并进入环火轨道,为着陆火星作准备。可这一准备,就是三个多月。“天问一号”为什么这么“墨迹”呢?

国际宇航联合会空间运输委员会副主席、中国航天科工集团二院研究员杨宇光解释,这三个多月中,“天问一号”主要做了两件事。

一是变轨。这是为了让“天问一号”从当前的低倾角大椭圆轨道,变为倾角接近于90度的“极地轨道”,让“天问一号”环绕火星飞行的每一圈都经过南北两极,实现对火星各区域的探测覆盖。

二是实施着陆准备,包括对预设着陆点使用相机进行探察,为着陆器和巡视器的组合体进入火星大气做准备。

▲ “天问一号”探测器火星捕获过程影像(定向天线监视相机画面)

在此期间,环绕器用携带的中分和高分相机、磁强计、矿物光谱分析仪等设备对火星开展多维度探测,包括对预定着陆区进行详细的地形、地貌探测,对着陆区附近区域进行沙尘暴探测,择机实施火星着陆。

全国政协委员、中国航天科技集团五院党委书记赵小津曾坦言,这一阶段的数据收集非常重要,万一着陆时碰到斜坡坡度较大的地方,将影响任务安全。

着陆区为何选择乌托邦平原?

“天问一号”的火星着陆点是乌托邦平原,这个位置的选择是有讲究的。

乌托邦平原位于火星北半球,是火星上面积最大的平原。火星南、北半球的地形地貌、地质构造、表面及次表面岩石矿物等差异巨大。火星南部为高地,这些高地60%的面积遍布着“瘢痕累累”的陨石坑。而火星的北部,则是被火山熔岩填平的低矮平原,地形平缓,陨石坑较少且地质年龄较轻,地壳较薄,是更理想的降落地。

▲这是“天问一号”今年3月传回的两张高分辨率相机拍摄的影像,分辨率为0.7米/像素,能看出大量地形地貌细节。成像质量完全能够满足火星车考察着陆区的需要。图片来源:科普中国

另外,有关乌托邦平原,还有一个最新的科学探测发现有待进一步证实。那就是在乌托邦平原距离地面1到10米的浅表底层下方有大量地下水冰存在,储水量相当于地球面积最大的淡水湖——苏必利尔湖。火星地下有水这种物质,是否意味着火星存在或存在过生命?是否意味着火星是地球人的未来?这些问题的答案都有赖“天问一号“的深入探测。

为什么业内用“黑色七分钟”来形容“落火”过程?

在选定着陆点后,如何成功降落火星是一大难题。

今天的“落火”过程中,天问一号探测器要以合适的角度切入火星大气层,角度太小则无法进入大气层,角度太大又会因为被大气层过度加热而烧毁。在再入、下降与着陆过程中,探测器要在7分钟左右的时间里,将时速从约每小时2万千米降至0,实现软着陆。

▲点击视频,查看“落火”过程演示动画 视频来源:航天科技集团五院

就是这样一个复杂、精密的降落过程被业内称作“黑色七分钟”。为什么这么说呢?因为这七分钟正是一个火星探测器任务中最惊险的部分。

航天专家、北京大学地球与空间科学学院教授焦维新指出,从地球传信号到着陆器要10多分钟,远大于7分钟的着陆时间。这就意味着降落全程的所有动作都需要着陆器自己完成,这对软件和硬件要求极高。同时探测器的防热措施是否可靠?降落伞、气囊和缓冲火箭等能否按程序工作?其中有一个步骤出问题,整个任务都会功亏一篑。在此次“天问一号”成功着陆火星前,曾有专家表示,世界上40多次火星探测任务中,能够安全度过这7分钟的仅有9次。

可见,“天问一号”的成功“落火”背后夹杂着无数严密的思索和艰辛的汗水。

后续还要迈过哪些难关?

与之前其他国家分几次完成不同,我国的“天问一号”探测器要一次性完成“绕、落、巡”。目前,我们已经完成了“绕”和“落”的过程。接下来,着陆器和巡视器的组合体将释放高度1米85、240公斤左右的“祝融”号火星车,开始“巡”这个阶段的工作。

▲我国首辆火星车“祝融”号亮相!来源:央视新闻

“祝融”号火星车预计将在火星上运行约90天。在这期间,它将近距离采样并将数据存储下来,定期传回地球。焦维新提出,到这一阶段,可能遇到的较大风险就是沙尘暴了,像之前的“勇气号”火星车等也遭遇过沙尘暴的麻烦。如果火星上的沙尘暴覆盖了“祝融”的太阳帆板,就会让帆板效率降低。不过,火星车可以通过抖动把一部分沙子去除。

在浩瀚宇宙,探索永无止境。期待我们的“祝融”火星车能给世界带来更多有关火星的新消息!


来源:思客问答综编自中国新闻网、参考消息、科普中国、广州日报、澎湃新闻等
实习编辑:吴雪倩 责编:庄颖

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“天问一号”成功“落火”!这7分钟有多惊险?

2021-05-16 12:59   福视悦动  

2021年5月15日,历史定会记住这一天。我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆,成功“落火”。这次着陆有多不容易?实现着陆后,火星探测任务还要迈过哪些难关?

为何环火飞行3个月后才着陆?

2021年2月10日晚,“天问一号”到达火星附近,并进入环火轨道,为着陆火星作准备。可这一准备,就是三个多月。“天问一号”为什么这么“墨迹”呢?

国际宇航联合会空间运输委员会副主席、中国航天科工集团二院研究员杨宇光解释,这三个多月中,“天问一号”主要做了两件事。

一是变轨。这是为了让“天问一号”从当前的低倾角大椭圆轨道,变为倾角接近于90度的“极地轨道”,让“天问一号”环绕火星飞行的每一圈都经过南北两极,实现对火星各区域的探测覆盖。

二是实施着陆准备,包括对预设着陆点使用相机进行探察,为着陆器和巡视器的组合体进入火星大气做准备。

▲ “天问一号”探测器火星捕获过程影像(定向天线监视相机画面)

在此期间,环绕器用携带的中分和高分相机、磁强计、矿物光谱分析仪等设备对火星开展多维度探测,包括对预定着陆区进行详细的地形、地貌探测,对着陆区附近区域进行沙尘暴探测,择机实施火星着陆。

全国政协委员、中国航天科技集团五院党委书记赵小津曾坦言,这一阶段的数据收集非常重要,万一着陆时碰到斜坡坡度较大的地方,将影响任务安全。

着陆区为何选择乌托邦平原?

“天问一号”的火星着陆点是乌托邦平原,这个位置的选择是有讲究的。

乌托邦平原位于火星北半球,是火星上面积最大的平原。火星南、北半球的地形地貌、地质构造、表面及次表面岩石矿物等差异巨大。火星南部为高地,这些高地60%的面积遍布着“瘢痕累累”的陨石坑。而火星的北部,则是被火山熔岩填平的低矮平原,地形平缓,陨石坑较少且地质年龄较轻,地壳较薄,是更理想的降落地。

▲这是“天问一号”今年3月传回的两张高分辨率相机拍摄的影像,分辨率为0.7米/像素,能看出大量地形地貌细节。成像质量完全能够满足火星车考察着陆区的需要。图片来源:科普中国

另外,有关乌托邦平原,还有一个最新的科学探测发现有待进一步证实。那就是在乌托邦平原距离地面1到10米的浅表底层下方有大量地下水冰存在,储水量相当于地球面积最大的淡水湖——苏必利尔湖。火星地下有水这种物质,是否意味着火星存在或存在过生命?是否意味着火星是地球人的未来?这些问题的答案都有赖“天问一号“的深入探测。

为什么业内用“黑色七分钟”来形容“落火”过程?

在选定着陆点后,如何成功降落火星是一大难题。

今天的“落火”过程中,天问一号探测器要以合适的角度切入火星大气层,角度太小则无法进入大气层,角度太大又会因为被大气层过度加热而烧毁。在再入、下降与着陆过程中,探测器要在7分钟左右的时间里,将时速从约每小时2万千米降至0,实现软着陆。

▲点击视频,查看“落火”过程演示动画 视频来源:航天科技集团五院

就是这样一个复杂、精密的降落过程被业内称作“黑色七分钟”。为什么这么说呢?因为这七分钟正是一个火星探测器任务中最惊险的部分。

航天专家、北京大学地球与空间科学学院教授焦维新指出,从地球传信号到着陆器要10多分钟,远大于7分钟的着陆时间。这就意味着降落全程的所有动作都需要着陆器自己完成,这对软件和硬件要求极高。同时探测器的防热措施是否可靠?降落伞、气囊和缓冲火箭等能否按程序工作?其中有一个步骤出问题,整个任务都会功亏一篑。在此次“天问一号”成功着陆火星前,曾有专家表示,世界上40多次火星探测任务中,能够安全度过这7分钟的仅有9次。

可见,“天问一号”的成功“落火”背后夹杂着无数严密的思索和艰辛的汗水。

后续还要迈过哪些难关?

与之前其他国家分几次完成不同,我国的“天问一号”探测器要一次性完成“绕、落、巡”。目前,我们已经完成了“绕”和“落”的过程。接下来,着陆器和巡视器的组合体将释放高度1米85、240公斤左右的“祝融”号火星车,开始“巡”这个阶段的工作。

▲我国首辆火星车“祝融”号亮相!来源:央视新闻

“祝融”号火星车预计将在火星上运行约90天。在这期间,它将近距离采样并将数据存储下来,定期传回地球。焦维新提出,到这一阶段,可能遇到的较大风险就是沙尘暴了,像之前的“勇气号”火星车等也遭遇过沙尘暴的麻烦。如果火星上的沙尘暴覆盖了“祝融”的太阳帆板,就会让帆板效率降低。不过,火星车可以通过抖动把一部分沙子去除。

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来源:思客问答综编自中国新闻网、参考消息、科普中国、广州日报、澎湃新闻等
实习编辑:吴雪倩 责编:庄颖

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