2021年5月15日 天问一号成功着陆火星

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2021年5月15日7时18分(北京时间),天问一号所携带的探测车(着陆巡视器)“祝融号火星车”成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。中国成为继前苏联美国后,世界上第三个在火星着陆探测器的国家;成为继美国后,世界上第二个在火星部署火星车的国家。

自2020年7月23日成功发射以来,“天问一号”已累计飞行296天。在奔赴火星到成功降落的征途中,“天问一号”需要经过:发射段、地火转移段、火星捕获段、火星停泊段、离轨着陆段和科学探测段六个飞行阶段。

其中,离轨着陆是火星探测任务成败的关键。探测器从火星大气层穿越一直到着陆,会经历一段“恐怖7分钟”。世界上现有的40多次火星探测任务中,飞行器能够安全度过这“7分钟”的仅有9次。

那么,在这决定成败的“7分钟”里,“天问一号”经历了怎样的着陆过程呢?


分离滑行段

天问一号着陆过程:分离滑行段

天问一号探测器由环绕器和着陆巡视器组成。因此,登陆火星前需要首先完成着陆巡视器与环绕器的分离。


攻角配平 升力控制段

天问一号着陆过程:攻角配平 升力控制段

这一阶段,主要是整个着陆巡视器调节至姿态稳定的过程,关键的一步就是解决“进得稳”的问题。此时,进入角θ的设置就尤为重要,如果进入角过大,着陆巡视器“一头扎进”火星大气层中,会在进入过程中被烧坏;如果进入角过小,着陆巡视器将会“跃出”火星大气层,导致无法成功进入。解决“进得稳”的问题,就要靠着陆巡视器的攻角η设计,将着陆器的质心配置在偏离纵轴的位置上,使其“不稳”,待着陆器进入大气层后,气动力矩会逐渐改变它的姿态,最终,运动方向、质心、压心处于一条直线,着陆器便可维持相对稳定的姿态,“抬头前进”。这个“抬头”角度就是配平攻角。


伞降控制段

天问一号着陆过程:伞降控制段

接下来,着陆巡视器需要立刻打开自己的减速伞,直到速度降至每秒不到一百米时,其带的变推力发动机会准时开机,进入动力下降段。


动力减速段

天问一号着陆过程:动力减速段

着陆器同背罩分离。同时,发动机点火,着陆缓冲机构展开。大概飞行到距离火星表面1.1公里,抛掉降落伞,速度降到95米/秒。着落器反推发动机,最大反推力达到7500牛,速度降低到1.5米/秒。


悬停成像段

天问一号着陆过程:悬停成像段

速度降低后,发动机推力调整,使着陆器在高度100米时速度处于垂直速度0米/秒,达到悬停状态。位于着陆器下方的对地相机开始进行火星地面图像拍摄,并通过系统自主分析选择相对平整的着陆点。


避障机动段

天问一号着陆过程:避障机动段

调整着陆器根据地面情况水平移动,寻找最安全的降落地点。


缓速下降段

天问一号着陆过程:缓速下降段

发动机推进着陆平台缓缓下降。


触地 主发动机关机

天问一号着陆过程:触地 主发动机关机

在高度2至4米时,反推发动机关机。着陆器的四个着陆腿伸出,通过着陆腿的颤动达到缓冲效果,抵消剩余的动能,着陆器得以安全着陆于火星乌托邦平原。

(以上图片来源:航天科技集团五院的gif图)

中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成功着陆,在火星上首次留下中国印迹,迈出了中国星际探测征程的重要一步。对此,海外航天官员、专家、媒体分别表示祝贺、赞叹,认为这项火星探测任务的实施是一次“重大飞跃”、一个“伟大成就”。

俄罗斯国家航天集团公司总经理罗戈津15日通过社交媒体祝贺天问一号探测器成功登上火星,并表示“这是中国在航天科研领域取得的巨大成功”。俄著名航天新闻评论员利索夫认为,这是中国继完成登月计划后再次证明中国已取得太空强国地位。

在天问一号顺利完成火星着陆后,奥地利科学院空间研究所立即通过社交媒体予以热烈祝贺,并表示为该研究所参加了这项火星探测任务而自豪。据悉,这家研究所参与了天问一号所携磁力计的研制工作。

澳大利亚广播公司15日报道说,中国在单次火星考察任务中成功发射了轨道飞行器和天问一号探测器,如今携带祝融号火星车的天问一号在火星着陆,这是中国太空计划的一次“重大飞跃”。

法国国家航天研究中心太阳系探索项目负责人弗朗西斯·罗卡尔15日对媒体说,中国天问一号探测器成功着陆火星是一个“伟大成就”,中国在人类探索火星的“历史上发挥了重要作用”,中国的火星探测任务极具雄心。

据英国《自然》杂志网站15日援引意大利行星科学家罗伯托·奥罗塞的话报道,这项火星探测任务的实施对中国来说是“巨大的飞跃”,因为中国在一次任务中就完成了其他航天大国此前花费数十年才做完的事。

英国广播公司网站15日刊登的一篇报道说,中国天问一号探测器成功着陆火星是“一项了不起的成就”,因为这项任务极其艰巨。登陆火星一直都是令人畏惧的挑战,中国近期在多项太空任务中展示的技术实力让其有信心接受这项挑战。

德新社15日报道说,飞赴并登上火星非常困难,迄今少有火星车在该天体表面顺利运行过,中国正在推进其充满雄心的太空计划。

日本共同社15日报道称,中国已成功实现月球着陆探测,天问一号探测器成功着陆火星是中国在实现太空强国目标过程中取得的新成果。


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