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官方只给了一张图,我国首次火星探测到底要怎么搞?
最后更新: 2019-10-17 07:36:05我国的环绕器和着陆巡视器的总重量达到5吨,和NASA单独发射的火星车与环绕器重量之和相差并不大。例如,MRO的发射重量为2.18吨,好奇号火星车的发射重量为3.89吨,两者合计约6吨。较大的发射重量为有效载荷的配置提供了充分的空间。在我国的火星探测器上,环绕器供配备了7台科学载荷,火星车供配备了6台科学载荷,为多方面科学目标的完成提供了保证。同时,组合体的一些资源可以在环绕器和着陆巡视器间共享。例如,用于提供变轨动力的主发动机,也就是图片上组合体底部的喷管所处的装置,就无需像单独发射时那样,为环绕器和巡视器分别配置。
(美国好奇号在火星着陆的过程。我国的火星探测器除了在动力下降段及之后的过程中可能与好奇号采取的方式有所不同外,整体上的过程应该大致相似。)
而着陆器在外观上之所以看起来与神舟飞船的返回舱有几分相像,是因为它和神舟飞船的返回舱一样,都要经历与大气层剧烈的相互作用过程。在着陆过程中,着陆器首先会与火星大气相互作用而减速,尔后降落伞打开,进一步为着陆器减速。在此之后,这个墩头锥状的外壳应该就会完成任务,与着陆器的主体部分分离。着陆器主体利用自身的发动机再进行自主动力避障等过程,最终完成软着陆,并释放月球车。
在嫦娥探月工程中,我国积累了对于行星表面着陆的经验,还成为了世界上唯一一个实际应用自主动力避障技术的国家。嫦娥探测器可以利用自身搭载仪器对着陆场的危险地形进行自动识别,选择最为安全的位置降落。在火星着陆中,这些技术应该同样会得到应用。
不过,由于火星有大气而月球无大气,在火星的着陆过程要考虑与大气的相互作用,因此在火星着陆的过程比月球的着陆过程更为复杂。同时,由于火星大气的性质与地球大气不同,也不能直接照搬神舟号返回舱的相关技术,必须针对火星大气的特性进行进一步的研发。
由于火星与地球相聚十分遥远,信号传播的时间延迟相当大。在探测器到达火星附近执行一系列关键动作时,与地面的通信延迟高达15分钟。也就是说,探测器在火星上的任何风吹草动,理论上至少需要30分钟才能收到地球上发来的反馈控制。而从探测器进入火星大气到完成着陆,整个过程在8分钟时间内就会完成,且每个动作之间是一环套一环的深度耦合关系,几乎没有重来一次的补救机会。因此要求相关技术方案和设备必须具有很高的可行性和可靠性。探测器本身也要具备较强的自我管理与控制功能,一旦发现问题,必须在极短的时间内进行诊断和纠正。
不过,做难事必有所得。迄今为止,真正玩转了火星着陆软着陆探测技术的只有美国一家,而它也是我们一直对标追赶的对象。通过此番向火星发起的冲击,我国的深空探测技术必然得到相当大的提升,为未来探索太阳系的其他行星以及太阳本身,甚至飞出太阳系奠定坚实的基础。
(本文仅通过已发表的文献,为读者做一些先睹为快式的解读。关于我国首次火星探测任务的准确信息,请以相关任务单位的权威发布为准。)
参考内容:
[1]耿言,周继时,李莎,付中梁,孟林智,刘建军,王海鹏.我国首次火星探测任务[J].深空探测学报,2018,5(05):399-405.
[2]李春来,刘建军,耿言,曹晋滨,张铁龙,方广有,杨建峰,舒嵘,邹永廖,林杨挺,欧阳自远.中国首次火星探测任务科学目标与有效载荷配置[J].深空探测学报,2018,5(05):406-413.
[3]郝万宏,董光亮,李海涛,王宏,樊敏,周欢,徐得珍.火星大气进入下降着陆段测控通信关键技术研究[J].深空探测学报,2018,5(05):426-434.
[4]朱岩,白云飞,王连国,沈卫华,张宝明,王蔚,周盛雨,杜庆国,陈春红.中国首次火星探测工程有效载荷总体设计[J].深空探测学报,2017,4(06):510-514+534.
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- 责任编辑: 陈辰 
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