火星面前 天问一号“刹车”有多难( 二 )
此外 , 天问一号重达5吨多 , 不仅超过“嫦娥”系列探测器 , 甚至在世界各国行星探测器中也居首位 。 而它配备的 , 则是一台3000牛的发动机 , 会不会有点“小马拉大车”?要知道 , 3.78吨重的嫦娥四号 , 主发动机推力可是达到了7500牛 。
对此杨宇光表示 , 嫦娥四号的发动机要兼顾近月制动和月面着陆使用 , 因而需要较大推力 。 对于天问一号来说 , 3000牛发动机确实偏小 , 但这是权衡各方利弊之后的选择 。
杨宇光说 , 衡量发动机性能最重要的指标是比冲 , 比冲越高 , 相同条件下推进剂能产生的速度增量越大 。 但从另一方面说 , 比冲越高 , 发动机的质量越大 , 或者说 , 在同样比冲情况下 , 发动机推力越大 , 体积和质量就越大 。
但对于天问一号而言 , 则希望发动机尽量小 , 能把更多重量和空间留给载荷 。
在两个互相矛盾的指标之间 , 设计人员做出了权衡 。 目前的方案既能满足载荷的需要 , 也能满足制动的要求 , 无非是把制动点火时间延长一点而已 。
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制动失败的那些探测器
由于近火制动有一定风险 , 因此过去一些火星探测器在进入火星轨道时 , 曾出现过各种故障 。
苏联1973年7月21日发射的火星4号探测器 , 于1974年2月在距离火星表面2200千米处飞越 , 由于制动发动机失效而没有切入火星轨道 。
1992年9月25日 , 美国火星观察者探测器升空 。 它在太空飞行了约11个月 , 在1993年8月21日 , 也就是计划进入火星轨道前3天发生了故障 , 与地面失去了联系 。 据判断 , 探测器失联的原因可能是推进系统的燃料运输管道破裂 。
日本于1998年7月3日发射的希望号火星轨道器 , 自发射升空以后故障不断 。 按计划 , 希望号应于2003年12月14日到达离火星表面894千米位置 , 然后进入环火轨道 , 但由于其电路系统受太阳风暴影响出现故障 , 变轨发动机无法启动而导致任务失败 。
最冤的一次失败来自美国的火星气候轨道器 。 1999年9月23日 , 该探测器本应在80—90千米高度进入火星大气层 , 但在轨道切入操作中 , 地面人员犯下了致命的低级错误 。 在探测器飞行系统软件中 , 使用的是英制单位“磅”计算推进器动力 , 而地面人员输入方向校正量和推进器参数时 , 用的却是公制单位“牛顿” 。 两种单位的混淆造成了导航误差 , 使探测器直到距离火星仅57千米时才减速切入 , 最终导致探测器解体 。
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