專家解讀:環環一秒不差 安度「恐怖9分鐘」
整個天問一號探火任務中,最為兇險、最為驚心動魄的「恐怖9分鐘」,就是「進入/下降/着陸(簡稱EDL)」這一階段,很多外國火星探測器都在這一階段折戟。航天科技集團五院天問一號探測器總設計師孫澤洲表示,火星探測最大的難點就是EDL,這個過程需要融合氣動外形、降落傘、發動機、多級減速和着陸反衝等多項技術才能實施軟着陸。每個環節都必須確保精準無誤,差一秒都可能造成整個任務的失敗。
過程短暫複雜步步驚心
專家表示,與月球探測任務相比,火星探測不僅要面臨最遠4億公里的遙遠距離,而且火星環境與地球環境有較大差異且不確定,此外,由於沒有火星大氣模擬實測手段,也沒有經過飛行驗證後的數據,火星大氣稀薄受季節、夜晝、火星風暴等影響非常不穩定;火星表面地形複雜,遍布岩石、斜坡、溝壑等障礙物;火星塵暴較地球更為嚴重。
天問一號火星探測器從火星大氣層外緣通過軟着陸的方式降落到火星表面,整個着陸過程步步驚心,技術十分複雜。過程大致分為幾個步驟,先是探測器瞄準進入火星大氣層的一個狹窄的進入走廊,接着氣動減速,然後火星專用降落傘展開;待降落傘完成使命後,探測器拋掉大底和背罩,露出着陸平台和火星車;大推力發機動開始工作,探測器觀察地面,尋找最安全的具體着陸地點;最後四條着陸腿降落在火星表面。整個過程,短暫又複雜,地面完全沒有干預的機會,完全靠天問一號自主決定各個動作執行的時機。
最難環節超音速降落傘
高速奔馳的天問一號降落到火星表面,首要問題就是減速。航天科技集團五院天問一號探測器總體主任設計師王闖表示,超音速降落傘是減速技術中難度最大的一個環節,天問一號在使用降落傘時要保證在超音速、低密度、低動壓下打開,而這個過程存在開傘困難、開傘不穩定等問題。由於火星大氣非常稀薄,進入火星時要求探測器的氣動外形具備高效的減速性能,同時需要更輕量化的防熱材料。
為了保障天問一號安然度過「恐怖9分鐘」,科研人員前期進行了周密的研究和測算。孫澤洲表示,在EDL前,天問一號在火星停泊軌道上就對着陸區進行詳查預探測,獲取大量着陸區地形地貌的數據,並對火星塵暴發生的概率進行了評估;同時,火星探測器繼承了嫦娥三號、四號、五號成熟的懸停、避障技術,以確保安全着陸。在上述這些措施的基礎上,中國還在國際上首次採用了基於配平翼的彈道—升力式進入方案,以降低火星大氣參數不確定性帶來的風險,提高適應能力。
● 香港文匯報記者 劉凝哲 北京報道