着陆器|登陆火星的4种方案,最后一种太激进,还从未成功过


着陆器|登陆火星的4种方案,最后一种太激进,还从未成功过
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着陆器|登陆火星的4种方案,最后一种太激进,还从未成功过
登陆火星前的三个小时开始检查火星的天气 , 这就跟火箭发射前也必须要避开雷雨天气一样 , 着陆器必须要在没有沙尘暴的情况下进行登陆 。
【着陆器|登陆火星的4种方案,最后一种太激进,还从未成功过】虽然都说登陆火星的整个过程大概仅需要7分钟 , 但提前三个小时检查天气就是为了让地球上的任务导航员有机会调整火星登陆的时间 , 还有路线 , 尽最大的可能去避免出师不利的尴尬情况 。
着陆器开始登陆火星的时候 , 它会以每小时将近2万公里的速度进入到火星稀薄的大气层中 。
但由于速度太大 , 着陆器必须要以倾斜12度左右的角度撞击火星大气才能更加安全地降落 。
因为直接撞入火星大气的“入射”角度太陡的话 , 摩擦阻力太大 , 着陆器升温过高 , 火星车容易被烧坏 , 可“入射”得太浅的话 , 着陆器也容易像打水漂那样 , 会撞击到火星大气后直接又跳回太空中 。
当着陆器成功进入了火星的大气之中后 , 着陆器会一直会挤压火星大气减速并升温 , 在距离到达火星表面至少还剩10公里以上 , 也可以说是距离安全着陆还有大约还有3到4分钟的时候 , 着陆器会在超音速的情况下打开降落伞做进一步的减速 , 并随即也会卸掉隔热板减轻着陆器的重量 。
按现有的成功案例来看 , 着陆器打开了降落伞 , 并将着陆器的速度降至大概还有20到40公里每小时之后的阶段 , 继续着陆的方案主要有三种:
第一种是火箭反推悬停降落 , 单听名字很多人就能想到 , 它直接就是利用火箭反推的作用力平衡火星的重力来慢慢下降的 。
这是我们很多人最容易想到的 , 同时也是最安全方案了 , 可是这种方案所需要设计的着陆器几乎就跟人坐在一辆直升飞机上的一样 , 理论上是直升飞机的质量要大于人的质量 , 这样才能更稳更安全 。
而着陆器就像是那架载人的直升飞机 , 燃料罐 , 还有反推火箭以及各种传感器 , 脚架等等都安装在它上面 , 所以在有限的载荷 , 跟有限的空间上 , 能共着陆器乘载的火星车的质量也就不可能太大了 。
中国的天问一号是属于火星的第一次登陆 , 并且也因为祝融号是属于较小型的火星车 , 所以很理所当然的采用了这种安全系数最高的登陆方案来登陆了 。
而采用这种方案的 , 此前成功登陆的就有苏联的火星三号 , 美国的维京一号 , 二号 , 还有凤凰号跟洞察号等 。
第二种是气囊弹跳式降落 , 这种方案也很容易理解 , 那就是用巨大的气囊包裹着火星车 , 然后砸向火星地表的一种降落方式 。
但因为再强大的气囊在高空中往下砸的话也难以保证火星车的周全 , 所以这种方案还是需要反推火箭来给着陆器做一个初步的减速和悬停的 。
当然 , 为了最大程度地避免火星车会被震伤 , 所以安全气囊也基本不可能会在火星数百米的上空直接释放 , 而仅是在距离火星地表的数米处释放而已 。
对这第二种的方案 , 你会不会觉得有些可笑?仅在数米的低空释放安全气囊 , 那用它还有什么意义?还不如直接用第一种的火箭反推悬停降落算了?安全气囊完全就是多余的 。
这种理解其实是很正常的 , 但我们前面说过 , 火箭反推悬停降落只能乘载小型的火星车 , 如果火星车再重一点 , 可能就需要采用这种方式了 , 并且这种方式除了可以降落中型的火星车之外 , 它还有一个对着陆区域地形要求低的特点 。
而采用这种方案并成功着陆的就有美国的勇气号跟机遇号 。
前面的两种方案 , 着陆的都是小型跟中型的火星车 , 可假如说是像美国毅力号那样 , 总质量超过1吨的火星车呢?
美国2012年成功着陆的好奇号 , 还有此前的毅力号火星车都采用了第三种叫“空中吊车”的方案 , 而这种方案 , 其实有个更好听的名字叫“天鹤” 。
它是三种方案中难度最大的一种 , 跟第一种的相反 , 着陆器上面的反推火箭是安置在火星车的上面 , 也就是说 , 它是将火星车吊着降落的 。