初原載于 愛學習的 青春材制? ? 2021-05-07

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? ? ? ?上回書說到，我們的天問一號即將在5月至6月間擇機降落火星表面。在這之前，我國嫦娥五號已經(jīng)成功地從月球表面帶回月壤。某種程度上說，對于地外天體著陸，我們還是有一定基礎的，只不過這次面對的是另一個挑戰(zhàn)——降落火星表面。

? ? ? ?北京時間2020年7月23日12時4分，在中國文昌航天發(fā)射場，長征五號遙四運載火箭將“天問一號”探測器送往茫茫太空。

　　從此，“天問”系列踏上了實現(xiàn)火星“繞、落、回”火星勘測任務的征程，那今天，我們就重點給大家介紹一下天問一號的著陸。

　　在天問一號去往火星之前，我們曾成功使我們的探測器登上了月球并成功返回地球，可是登錄火星既不同于月球，也不同于地球，火星有一層比地球厚但比月球薄的大氣層，所以對于火星探測器的設計和制造標準，我們沒有任何可以借鑒的經(jīng)驗和規(guī)律。但即使在這樣的環(huán)境下，但經(jīng)過了十幾年的不懈努力，我們終于找到了屬于我們的方法。

　　火星探測器的著陸要求探測器在短時間內(nèi)速度從4.8km/s降到0，在這個過程中，地面無法對著陸裝置進行任何操作，也得不到關于探測器的任何信息。如果超過預計時間地球還沒有表示著陸成功的信號發(fā)回地球，就意味著這一次的著陸失敗了。因此，火星探測器的著陸是至關重要的。

　　火星探測器有三種比較典型的著陸方式，氣囊彈跳式、反推著陸腿式和空中起重機式，這三種方式的難易程度、成本、技術要求和可滿足著陸要求的探測器的大小從前往后遞增，其中我們的天問一號所采用的著陸方式為第二種：反推著陸腿式。

氣囊彈跳式著陸

? ? ? ?顧名思義，這種著陸方式利用氣囊來緩解著陸到火星地表所帶來的沖擊。探測器為正四面體構型。著陸器在與軌道器分離進入火星大氣層后，先依靠氣動外形進行減速，當在降落傘接近地面時隔熱艙釋放探測器，同時安全氣囊充氣包裹探測器。

? ? ? ? 經(jīng)多次反彈最終完全落地后，氣囊放氣收縮并緊貼探測器壁板。這時，如果著地的是探測器的底板就直接通過電機驅動三塊側板展開，而入如果是側板著地則打開著地的側板來扶正探測器。

反推著陸腿式著陸

這也是我國天問一號所采用的降落方式。著陸時的減速過程可以分為四個階段：

一、氣動減速段

　　在這一階段，著陸器進入大氣層，和大氣層摩擦的過程中產(chǎn)生大量的熱，同時自身速度減小。用時290s使速度降低到460m/s左右時，打開降落傘，進入第二階段。

二、傘系減速段

　　打開降落傘后繼續(xù)減速，用時90s，使著陸器速度減小到95m/s時，拋棄降落傘和熱屏蔽障。

三、動力減速段

　　在這個階段，反推發(fā)動機點火開始工作，用時80s，探測器減速至3.6m/s，進入最后一個階段。

四、著陸緩沖段

　　在這一階段，著陸器速度減小到0，探測器在距地面100米左右的位置懸停，地面進行觀察，為選定著陸點做最后的準備，確保落地安全性。

空中起動機式

? ? ? ? 也叫空中吊車技術，目前只有美國的“好奇號”采用了這種技術。這種方案將著陸器分為兩部分，上部分是有載有反推火箭的空中吊車，將火星車保護在其中心。在脫離降落傘和隔熱層后，著陸器通過反推繼續(xù)減速、觀察地面地形，懸停，火星車被釋放且懸掛并通過懸掛的尼龍繩和電纜向空中吊車報告實時狀態(tài)以便于空中吊車進行精細的微調(diào)，當空中吊車感應到火星車穩(wěn)定接觸火星地表后，尼龍繩和電纜瞬間被切斷，空中吊車飛至離火星車盡可能遠的地方墜毀。

　　原中央顧問委員會委員、中央組織部原副部長李銳同志早在1992就在《中國機械工程》期刊上提及到宇宙探索和我們機械工程的緊密聯(lián)系“人造衛(wèi)星不只是電氣與電子技術的成果,它與機械工程的關系也是十分密切的。今后的宇宙開發(fā),還要建立大型空間站等,很多技術有待機械工程領域來解決?！睓C械工程甚至在未來會成為宇宙勘測的重要基石之一。

　　“預期下一輪的產(chǎn)業(yè)革命將從宇宙開發(fā)而引發(fā)。機械工程領域有很多間題,機械學會要適應新領域的技術要求教育方面也要重視宇宙工程學學科的發(fā)展，設置學部或學科?！闭\如是，而當我們?nèi)缃裆硖庍@樣的教育環(huán)境和學科專業(yè)中時，我們應該更加珍惜這種可以強化自己，助力祖國的機會，認真的，深度的學習這個承載著國家產(chǎn)業(yè)革命未來的專業(yè)。

參考：

　　騰訊網(wǎng)｜探測火星有多難？8分鐘減速2萬公里！天問一號仍需面臨3次考驗? 作者：端平入洛

　　騰訊新聞｜天問一號和毅力號為什么選完全不同的火星著陸技術？-太空精釀

　　中國知網(wǎng)｜[1]高濱.火星探測器著陸技術[J].航天返回與遙感,2009,30(01):1-9+20.

　　百度文庫｜氣囊式火星軟著陸探測器結構機構技術初探 揮衛(wèi)東, 咸奎成 , 彭福軍 上海宇航系統(tǒng)工程研究所 , 上海 , 2001108? 百度文庫上傳者bai_jiangbo

　　B站｜【火星探測】火星探測器的幾種軟著陸方式 BV1gA411v7vL up：-LCspace-

　　B站｜天問一號火星探測器將如何度過“恐怖的7分鐘”？BV1Tt4y1X7uY up：不銹鋼火箭

　　B站｜天問一號即將著陸火星，能抗住“魔鬼7分鐘”的考驗嗎？BV1RK4y1p7D8 up：焦維新

撰? 稿? 人：科技協(xié)會科創(chuàng)部? 　 陳子怡 姜誠驁 馬浩然

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