天问一号还要迈过几道关?火星探测难在哪?

2020-10-30 11:19:54 作者: 天问一号还要

本文转自【科技日报】;

“我们选择软着陆的地区正好是个平原,叫乌托邦平原。地质学家说,这里很可能是一个古海洋所在地。”

10月28日,天问一号探测器顺利完成第3次轨道中途修正。在飞向火星的途中,天问一号为何要进行轨道中途修正?火星探测的难点在哪儿?距离成功降落火星,天问一号还要迈过几道关?

中国新闻社、“中国的航天”联合邀请了国家航天局探月与航天工程中心副主任、中国首次火星探测任务新闻发言人刘彤杰接受“中国焦点面对面”专访,对天问一号任务进行权威解读。

访谈实录摘编如下:

中新社记者:10月28日天问一号顺利完成了第3次轨道中途修正,能否给我们解释一下什么是轨道中途修正?在飞向火星的途中,为什么要进行轨道中途修正?

刘彤杰: 在火箭发射探测器时,探测器会有入轨偏差,在飞行控制过程中还会产生飞行控制偏差。这两个偏差如果日积月累起来,就会在空间上或时间上偏离和火星交汇的那一点。空间上,即轨道面上,如果和火星的位置没在一个面上,它就会飞离火星,不会被火星引力捕获。时间上,天问一号如果错过与火星交会的时间节点,也会擦肩而过,因此需要轨道中途修正。轨道中途修正的另外一个作用是检测一下探测器上的发动机,让它工作一下,避免在太空中不工作的状态过长。

中国国家航天局探月与航天工程中心副主任、中国首次火星探测任务新闻发言人刘彤杰接受中新社“中国焦点面对面”专访。 中新社记者 蒋启明 摄

中新社记者:在第3次轨道中途修正之后,天问一号将会在当前的轨道飞行约4个月与火星交会。如果要成功着陆火星,天问一号还要迈过几道关?

刘彤杰: 从7月23日发射,到现在已经飞了3个月左右,后续还要再飞将近4个月。从发射到火星引力捕获需要将近7个月时间,后续要经历至少三道关口才能圆满实现探测。

第一道难关,就是在火星引力范围之内近火捕获。既要让火星捕获非常精准,让探测器在火星引力范围之内进行制动,速度不要过大;又可以环绕起来,避免探测器飞出去或撞上火星。

第二道难关,在火星轨道上环绕2至3个月之后还要寻找一个非常好的小窗口,让它进入到火星大气。火星是有大气的,其大气的密度是地球大气的1%左右。它在减速过程中有大气减速、气动减速、降落伞减速,还有反推发动机减速,最后靠着陆腿着陆在火星表面,吸收撞击的能量,这个过程非常难。就像空间(返回)舱进入地球一样,它在大气减速的过程中会有8分钟左右的黑障(通信中断),其进入速度相当高,通信无法获得信号。由于距离相当远,从火星回传到地球控制地面站也有很大时延,不可能实现实时控制。所以,进入/减速/软着陆这个过程是靠(天问一号)自主完成一系列动作,不是靠地面控制。

第三道难关,软着陆在火星表面,工作还不算做完,还要把火星车释放到火星表面上,让它走起来并开展探测。火星车上6个科学仪器要发挥作用,难度也很大,因为我们对火星表面的环境认知还相当少。如果软着陆在火星表面上,落得不够平坦或姿势不够正,火星车怎么开下来呢?可以从轨道的前面下,也可以从后边下,就看当时落下去的姿态、地形等情况。

要圆满地完成火星探测任务,这三道难关是一定要闯过的。

中国国家航天局探月与航天工程中心副主任、中国首次火星探测任务新闻发言人刘彤杰接受中新社“中国焦点面对面”专访。 中新社记者 蒋启明 摄

中新社记者:正如您所说,天问一号还要迈过三道难关才能成功着陆火星,这也恰好说明了火星探测的不容易。事实上,人类历史上曾经进行过40多次火星探测,但是成功率不足50%。您能否给我们解释一下火星探测的难点到底在哪儿?

刘彤杰: 火星探测从上世纪60年代就已开始,那个时期由于对火星的认知还比较少,航天技术又在初创起步阶段,因此刚开始失败略多一些,但后来的失败和火星探测技术难度大有很大关系。比如,要有庞大的运载火箭把探测器运送到轨道上,让它能够环绕火星探测,甚至软着陆在火星表面。

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