半年前阿聯(lián)酋、中國和美國發(fā)射的三艘探測(cè)器，經(jīng)過4.6億公里的長(zhǎng)途跋涉后，都已經(jīng)或即將到達(dá)火星，火星將迎來最熱鬧的時(shí)期，今年絕對(duì)會(huì)成為人類歷史上當(dāng)之無愧的火星年。

然而，巨大的成功往往建立在巨大的風(fēng)險(xiǎn)之上，在登陸火星的過程中，美國和中國的探測(cè)器都將面臨“恐怖7分鐘”，九死一生的驚心動(dòng)魄降落過程，它們能夠幸存下來嗎？讓我們來看看毅力號(hào)究竟有哪些潛在的失敗點(diǎn)。

三艘飛船相繼進(jìn)入火星軌道

阿聯(lián)酋的希望號(hào)探測(cè)器已最先抵達(dá)并切入火星軌道，這使其成為繼美國、蘇聯(lián)、歐盟、印度之后第五個(gè)發(fā)射飛船進(jìn)入火星軌道的國家或地區(qū)。不過阿聯(lián)酋沒有著陸任務(wù)，探測(cè)器將在火星軌道運(yùn)行，研究火星天氣及低層大氣事件。

希望號(hào)拍攝的火星照片

中國的天問一號(hào)晚阿聯(lián)酋一天到達(dá)并切入火星軌道，中國成為第六個(gè)發(fā)射探測(cè)器進(jìn)入火星軌道的國家，不過天問一號(hào)最先發(fā)回了火星的照片和錄像——還是自拍合影，并將在環(huán)繞火星飛行數(shù)個(gè)月后，釋放探測(cè)器登陸火星。這是因?yàn)橹袊€是第一次抵達(dá)火星，需要花更長(zhǎng)時(shí)間探測(cè)火星環(huán)境，做好登陸前的準(zhǔn)備。

天問一號(hào)自拍的與火星合影

美國的毅力號(hào)最后發(fā)射，所以也是這一波最后抵達(dá)火星軌道的。由于前期美國已有多艘探測(cè)器抵達(dá)并登陸火星，經(jīng)驗(yàn)豐富，準(zhǔn)備充足，所以毅力號(hào)將在2月18日抵達(dá)火星后，馬上開始?xì)v時(shí)7分鐘從火星軌道到火星地表的恐怖著陸程序。

可怕的恐怖7分鐘

到目前為止，全球所有各國發(fā)射到火星的探測(cè)器，成功著陸火星表面的只有40%，這意味著毅力號(hào)在火星大氣層的7分鐘之旅，注定充滿恐怖、危險(xiǎn)和巨大的不確定性。美國宇宙局（NASA）為此進(jìn)行了梳理，列出了下降和著陸階段潛在的失敗點(diǎn)，稱需要在7分鐘的時(shí)間里，完全正確處理好數(shù)百件事情，才能保證毅力號(hào)成功抵達(dá)火星地表。這是從半年前就開始的整個(gè)任務(wù)中最可怕的7分鐘，成則還有數(shù)年甚至十多年的后續(xù)任務(wù)，敗則27億美元和所有的努力都將付之火星大氣層里的一炬或火星地表的一撞。

一言以蔽之，NASA要做的唯一一件事，就是在7分鐘內(nèi)，將毅力號(hào)的速度從太空里的每小時(shí)20000公里，近20倍音速，戰(zhàn)斗機(jī)速度的十多倍，降低到和人類走路差不多的速度，然后輕松愉快地踏上火星地表。而這過程中，NASA還使用了兩項(xiàng)從未用過的新技術(shù)，這讓毅力號(hào)的降落和前輩機(jī)遇號(hào)、好奇號(hào)等比起來，增添了更多的不確定性。

由于目前火星距地球近2億公里，無線電信號(hào)需要近11分鐘才能到達(dá)火星，也就是我們所說的“延遲”太大，沒有任何可能進(jìn)行人工實(shí)時(shí)干預(yù)，毅力號(hào)將不得不靠預(yù)先設(shè)置的程序自主降落，這意味著數(shù)百件事情中出現(xiàn)任何一個(gè)錯(cuò)誤，都可能導(dǎo)致它在火星大氣層里燃燒成無人欣賞的焰火，或撞擊火星地表成為一堆外星殘骸。

解析恐怖7分鐘

降落主要分大氣阻力減速、超音速傘降和天空起重機(jī)降落三個(gè)階段。

大氣阻力減速

在進(jìn)入火星大氣層階段，位于下降段的毅力號(hào)將首先與飛船主體分開，然后調(diào)整方向，讓隔熱罩面向前方，以正確的角度進(jìn)入火星大氣層，這將使用后殼上的小型推進(jìn)器來完成。進(jìn)入大氣層后下降段將經(jīng)歷1300攝氏度的高溫，這個(gè)階段的任何錯(cuò)誤都將是致命的，沒有任何補(bǔ)救的機(jī)會(huì)，比如進(jìn)入大氣層角度稍有偏差，毅力號(hào)就會(huì)像打水漂一樣被彈回太空成為太空垃圾，或者在火星大氣層里燃燒成灰燼。

類似災(zāi)難此前已經(jīng)發(fā)生過一次，那就是1999年NASA的火星氣候軌道器，在進(jìn)入火星軌道過程中本來不該進(jìn)入火星大氣層的，結(jié)果輸入推力參數(shù)時(shí)使用了英制單位磅而不是公制單位牛頓，導(dǎo)致其軌道過低沖進(jìn)了火星大氣層，讓可能并不存在的火星生命免費(fèi)欣賞了一把遠(yuǎn)道而來的昂貴地球焰火表演。

超音速傘降

在下降段進(jìn)入火星大氣層約240秒后，離火星地表約11公里的高度時(shí)，超音速降落傘將被打開，將毅力號(hào)的速度從1512公里/小時(shí)，降低到320公里/小時(shí)，降落傘打開后的20秒，下降段還將丟棄隔熱罩，讓毅力號(hào)暴露出來。這時(shí)用到的是NASA的最新技術(shù)——范圍觸發(fā)，這項(xiàng)技術(shù)通過控制降落傘打開的精確時(shí)機(jī)，讓毅力號(hào)降落到具有最大科學(xué)價(jià)值的區(qū)域。

這一階段也是最容易出錯(cuò)的階段，歐洲空間局2016年的斯基亞帕雷利EDM登陸器，就是在這個(gè)階段提前丟棄了降落傘和隔熱罩，導(dǎo)致其在3.7公里的高度就以為已快到火星地表，沒想到一腳踏空，開始自由落體，結(jié)果以300公里/小時(shí)的速度撞毀在火星表面。

與此同時(shí)，另一項(xiàng)新技術(shù)也將在這個(gè)階段發(fā)揮作用，那就是地形相對(duì)導(dǎo)航，通過快速地拍攝地面照片，與機(jī)載地圖進(jìn)行比較，以避開危險(xiǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)安全著陸。

天空起重機(jī)降落

在到達(dá)離地面2100米的高度后，由于大氣稀薄，降落傘最終只能讓毅力號(hào)減速到320公里/小時(shí)，這時(shí)候降落傘將被拋棄，天空起重機(jī)的8個(gè)小型火箭點(diǎn)火，向地面反推進(jìn)一步降低速度到2.7公里/小時(shí)——大約是人類行走速度的一半。

在著陸前的12秒，天空起重機(jī)在火星地表上空20米處，用三根6.4米長(zhǎng)的纜繩將毅力號(hào)釋放出來，毅力號(hào)迅速舒展腿腳做好降落準(zhǔn)備，一旦發(fā)現(xiàn)自己的輪子已經(jīng)落地，毅力號(hào)就會(huì)迅速切斷纜繩，而天空起重機(jī)也會(huì)側(cè)滑飛開，并在安全距離外墜落。

這一階段出錯(cuò)也有先例，那就是NASA的火星極地著陸者號(hào)，同樣是在1999年——這一年可能是NASA歷史上最黑暗的一年之一，可能是因?yàn)檐浖e(cuò)誤，導(dǎo)致著陸器腿部展開時(shí)的振動(dòng)被識(shí)別為已著陸的信號(hào)，從而在40米高度關(guān)閉了下降火箭引擎，探測(cè)器以22米/秒的速度硬著陸，墜毀在火星表面——比歐洲的斯基亞帕雷利EDM登陸器死得稍好看一點(diǎn)。

火星著陸是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，探測(cè)器、隔熱罩、降落傘、天空起重機(jī)，任何一個(gè)子系統(tǒng)出現(xiàn)微小的錯(cuò)誤，都可能導(dǎo)致整個(gè)任務(wù)的完全失敗，而所有這些可能的錯(cuò)誤，甚至在發(fā)射之前封裝好探測(cè)器那一刻就已經(jīng)決定了。讓我們?yōu)镹ASA的毅力號(hào)和中國的天問一號(hào)祈禱祝福，把40%的幾率變成100%的成功，為人類走向太空邁出堅(jiān)定的腳步。