天问一号着陆器成功降落火星( 二 )


天问一号着陆器成功降落火星
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图注:正在穿越火星大气层的天问一号着陆器(艺术图)
经过这一阶段的气动减速之后,着陆器的速度能够降低90%,大约480米每秒,此时的高度大约10公里,然后减速伞打开,进一步降低着陆器的速度,与此同时,包裹着陆器的前端防热罩脱离 。
当速度下降到95米每秒的时候,大约相当于复兴号高铁的速度,此时降落伞拉着背罩脱离,着陆器处于裸露状态,着陆器底部的7500牛变推力发动机开始点火,逐渐降低下降速度 。同时维持姿态稳定 。
在距离火星表面100米的地方,着陆器的速度降低到零,此时着陆器处于悬停状态 。与此同时,着陆器下方的相机开始拍摄着陆点精确图像,自主选择相对平坦的区域实施最终的着陆 。
天问一号着陆器成功降落火星
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图注:2019年11月14日,我国在河北省怀来县试验场模拟了天问一号着陆器在火星环境下的悬停、避障和缓速下降的过程
确定最终的着陆点后,着陆器再缓缓下降,落地的速度仅剩3.6米每秒,这个最终速度采用着陆腿的缓冲机构来克服 。
降落地点为什么选择在乌托邦平原?
乌托邦平原(Utopia Planitia)位于火星的北半球,是火星上的最大平原,大小约3300公里 。为什么选择在这里着陆呢?
天问一号着陆器成功降落火星
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图注:乌托邦平原在火星上的位置和天问一号着陆地区
一是因为工程风险低 。由于该地区地势平坦,陨石坑较少,地质年龄较轻,地壳较薄,对着陆器着陆和后续的科学探测非常有利 。
二是因为科学价值高 。人类登陆火星,其中一个非常重要的目的是寻找火星上的生命痕迹,科学家认为,在远古火星,乌托邦平原很可能是海洋覆盖的地区,天问一号着陆地点(东经110.318度,北纬24.748度)位于远古海洋与陆地交界处 。1972年,美国海盗二号着陆器也选择在该地区着陆 。
天问一号着陆器成功降落火星
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图注:国家航天局3月3日发布的火星着陆区高分辨率图
2016年,美国宇航局宣布,在火星乌托邦平原地区,发现有一个巨大的地下冰体,估计含水量相当于苏必利尔湖 。
天问一号着陆器成功降落火星
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图注:远古火星可能存在过大面积的海洋
天问一号的主要科学目标有哪些?
据官方透露,天问一号任务共有13种有效载荷 。轨道器上的7台仪器包括两台相机、火星轨道次表层探测雷达、火星矿物学光谱仪、火星磁力仪、火星离子和中性粒子分析仪、火星高能粒子分析仪 。
【天问一号着陆器成功降落火星】祝融号火星车上的6台仪器包括多光谱相机、地形相机、火星次表层探测雷达、火星表面成分探测器、火星磁场探测器和火星气象监测仪 。
这些有效载荷要完成以下五大科学目标:(1)绘制火星形态和地质结构图;(2)调查火星表面的土壤特征和水冰分布;(3)分析火星表面的物质组成;(4)测量电离层和火星地表气候及环境特征;(5)探索火星的物理场(电磁场、引力场)和内部结构 。
无形的风筝线:深空网
从地球飞到火星可不是一件容易的事情,火星探测器离开地球,在飞往火星的过程中需要精确测控 。由于探测器的距离很远,发出的信号随着距离的增加而衰减,这就需要有强大的深空测控能力 。