火星|12时41分!一飞冲天!( 二 )


着陆巡视器与环绕器分离后 , 进入火星大气 , 通过气动外形、降落伞、反推发动机等多级减速和着陆腿缓冲 , 软着陆于火星表面 。 巡视器与承载平台分离 , 在火星表面开展巡视科学探测 。
“天问一号”将一步完成
“环绕、着陆、巡视探测”
我国首次火星探测任务起步虽晚 , 但起点高、跨越大 , 从立项伊始就瞄准当前世界先进水平确定任务目标 , 明确提出在国际上首次通过一次发射 , 完成“环绕、着陆、巡视探测”三大任务 。如果这一目标能够顺利实现 , 我国将成为世界上第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家 。
据航天科技集团五院深空探测领域专家介绍 , 由该院抓总研制的“天问一号”任务火星探测器 , 由环绕器和着陆巡视器组成 , 其中着陆巡视器又由进入舱和火星车组成 , 进入舱完成火星进入、下降和着陆任务 , 火星车配置了多种科学载荷 , 在着陆区开展巡视探测 。
中国航天科技集团五院供图
通过首次火星探测任务的实施 ,我国将验证火星制动捕获、进入/下降/着陆、长期自主管理、远距离测控通信、火星表面巡视等关键技术, 为建立独立自主的深空探测基础工程体系夯实基础 , 推动我国深空探测活动可持续发展 。
中国航天科技集团五院供图
“天问一号”漫长旅行中要闯过三大关卡第一关:
捕获!火星快抓住我
“天问一号”将作为我国第二个进入环太阳轨道(第一个是“嫦娥二号”)的深空探测器直飞火星 , 想要让它能安然被火星捕获 , 就需要分别克服几个难点:
1、捕获问题
火星的质量比较小 , 其引力捕获范围也比较小 , 想要被火星捕获 , 就需要极其精确的轨道才能实现 。 不过按照此前“北斗”系列卫星高超的发射精度来看(同步转移轨道远地点精度2公里 , 相当于近地点速度仅有每秒几厘米的差异) , 这显然不是问题;
2、通讯问题
火星与地球的距离在5000万公里到4亿公里不等 , 考虑到被火星捕获的时候两个星球之间的相位 , 显然 , 比起“嫦娥”系列任务38万公里的距离而言 , 是数百倍的差距 。 如此深远的距离导致探测器天线发出的信号将变得十分微弱 , 因此需要地面构建深空探测网络(Deep Space Network DSN) 。
我国的DSN已经初步建成 , 而且证明了其能力:几年前我国利用这套系统跟踪飞出地月系的“嫦娥二号” , 直到8000万公里的深空 , 依然能够与之通讯;如果把标准放宽一点 , 仅仅是追踪航天器的话 , 2015年 , 我国研究团队就已经测量到了47亿千米外的“新地平线号”探测器 。 同时 , 随着今年70米口径深空天线在天津落成 , 以及与欧空局的深度合作 , 我国深空探测通信的问题显然也已得到解决 。
第二关:
制动!进入环火星轨道
“天问一号”被火星捕获之后 , 为了能够进入环火星轨道 , 需要其能够在近火星点进行制动 , 进入一个环绕火星的椭圆轨道且长期保持运行 。
在被火星引力捕获的30颗探测器中 , 除去3次飞掠任务与7次不进入轨道直接进入火星大气层着陆的任务之外 , 仅有3颗卫星进入环火轨道失败 , 这其中既有探测器本身的因素 , 也有人为的因素 。 在此阶段的难点主要在于:
1. 指令注入问题
在进入环火轨道的阶段 , 地球与火星的通信延迟在十几分钟 , 这就意味着我们无法通过人工即时操作 , 只能预先注入指令的办法来控制探测器 。 不过这个问题对于一个已经发射了数百颗人造卫星的国家而言不是难事 , 这与日常的发射任务的控制原理本身就是一样的 。 只要不发生上世纪末美国的“火星气候探测者”探测器因为控制系统采用公制单位 , 而地面人员注入了英制数据导致其直接进入火星大气焚毁的低级错误 , 那么这就不是问题 。