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“天问一号”火星着陆记

2021-05-15 09:01 来源: 新华网
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北京时间5月15日,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功在火星预选着陆区乌托邦平原南部降落,实现“绕、着、巡”目标的第二步,即将开展第三步巡视探测。

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

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

接下来,着陆巡视器需要立即打开自己的减速伞,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

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

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

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

发动机推进着陆平台缓缓下降。

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。

你好,火星!在“天问一号”闯过火星征程中最关键的难关“恐怖7分钟”后,让大家共同期待更多来自“祝融”号火星车在第三步“巡”阶段的工作。

(图片来源:航天科技集团五院)

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编辑: 付琳   [责任编辑: 付琳]

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