天问一号成功着陆火星

2021-05-15 09:37:46 作者: 天问一号成功

在拍摄距离相同的情况下,探测器视场角大的相机拍出的照片图幅更大,很容易覆盖全球,但分辨率较低,而分辨率较高的相机往往视场角小,即使是长年不懈地拍摄,一小张一小张拼起来也需要许多许多年才能覆盖全球。

这是乌托邦平原一带现有米级-亚米级分辨率影像的覆盖状况,红色是火星勘测轨道器(MRO)搭载的高分辨率成像科学实验(HiRISE)拍摄影像(~0.5米/像素,轨道高度在300公里左右)覆盖区域,绿色是火星全球勘测者(MGS)搭载的MOC拍摄影像(~1.4米/像素,轨道高度在378公里)覆盖区域。

显然,我们要是想去现有的火星高分辨率影像数据库没覆盖到的地方,或者虽然已经有影像覆盖,但影像质量不够高的地方,还是靠自己去拍最靠谱。

天问一号今年3月传回的两张高分辨率相机影像,分辨率0.7米/像素(@ 330-350公里高度),可以看出大量地形地貌细节,能够满足为火星车考察着陆区的需要 | CNSA

二是“观天”,为祝融号做气象预报,挑选合适的着陆时机。

着陆不仅要挑尽量平坦的地方,还要挑尽可能天朗气清,日丽风和,没有沙尘暴捣乱的时候,这对使用太阳能板供电的祝融号来说尤为重要。

历史数据显示,祝融号计划着陆的北半球,在火星春夏期间沙尘暴最为低发。特别是从春分到夏至中间开始的几个月里,有观测记录以来从未发生过沙尘暴。

今年这个火星年,北半球的春分发生在2021年2月7日,夏至发生在2021年8月25日。春分到夏至的正中间,刚好是5月中下旬,接下来的6个月里,着陆地点大概率是晴空万里、阳光普照。

1996年到2013年(即火星年23-31)间,火星环绕器观测记录的沙尘暴。注意,起源于北半球的沙尘暴也可能发展到南半球范围,反之亦然。

在此基础上,行星科学家还利用现有的火星探测器遥感数据(主要是亮温和阳光透射率数据)和着陆区的实际位置、地形情况,对计划着陆区做气象预报。综合判断,祝融号在五月中旬之后着陆最为稳妥。

经过这些准备工作,祝融号终于在今天迎来了着陆。

“探测器坟场”

火星虽然只有稀薄的大气层,但已经足以烧坏高速进入的探测器。因此想要着陆火星的探测器都必须“铠甲”护身,被打包塞进隔热的保护罩里,这个罩子叫“气动外罩”。

天问一号的着陆平台和祝融号火星车,一路上都被塞在这个罩子里,直到快要落地才会“破罩而出”。

但仅仅加个保护罩还远远不够。从进入火星大气层,到着陆火星表面,探测器需要从初速度数公里/秒逐步减速到0,然后稳稳当当地落地。由于信号延迟和屏蔽,着陆过程中的所有步骤都需要探测器自主完成,得不到来自地球的任何帮助,稍有差池,就可能殒命火星。

从1960年人类第一次尝试发射火星探测器到祝融号之前,一共有16次火星着陆任务成功进入了火星大气层,但只有9次任务成功着陆并顺利开展探测工作——近一半的失败率让这颗红色星球至今还保有“探测器坟场”的称号。

值得一提的是,这9次任务全部都是NASA的,而其他国家最接近成功的一次,是苏联的火星3号。

1971年,NASA的水手9号,苏联的火星2号、3号相继抵达火星。水手9号只有环绕器没有着陆计划,火星2号和3号都携带了着陆器和火星车。那一年,苏联距离首次完成“绕、着、巡”三大任务只有一步之遥。

然而,好巧不巧,它们碰上了火星全球性的沙尘暴,整个火星表面一片模糊。

两眼一抹黑被草草扔下的火星2号着陆器直接着陆失败,火星3号着陆器虽然成功着陆,但仅20秒后就迅速失联,连拍摄的第一张照片都没能传全乎[3],火星3号着陆器的火星车是否成功释放,自然也就无从知道了。

严格来说,苏联的火星3号勉强算是第一个成功软着陆火星表面的探测器,只是没能顺利开展探测工作。给它算0.5次,还算合理吧。

欧空局也在21世纪里挑战了两次火星着陆,但均告失败。

一次是2003年的火星快车号环绕器携带的着陆器小猎犬2号,着陆时失联;另一次是2016年的痕量气体轨道器(TGO)携带的斯基亚帕雷利号着陆器,因为打开降落伞后软件故障而着陆失败。

不过,幸运的是,两艘环绕器都非常健康,一直工作至今,获取了许多珍贵的火星探测数据。