祝融着陆遥寄“家书” 中国火星探测开启新征程

荧惑(中国对火星的古称)已至,求索无疆 。5月15日,中国首次火星探测任务天问一号着陆巡视器安全“到站”,着陆乌托邦平原,红色火星第一次留下了中国印迹 。
从2020年7月23日发射升空以来,天问一号经历了近300天的长途跋涉,顺利完成了探火任务“绕、着、巡”中的前两步目标 。随着祝融号火星车进入巡视探测的工作状态,更多的火星奥秘将呈现在人们面前 。
着陆:跨越“生死”考验
“目前,全世界已进行的21次火星着陆任务中只有9次成功,难度系数极高!”在传回地球的第一封“家书”中,祝融号火星车“讲述”了着陆火星的惊魂时刻 。
安全着陆火星,既要选择地形平坦的着陆区,还得赶上合适的天气状况 。
火星表面天气恶劣,每年都会形成几场巨大的沙尘暴 。沙尘暴可能改变着陆巡视器下降过程的动力学参数,影响安全性,沙尘粒子也可能附着在探测器表面,甚至钻入内部,造成仪器设备故障,导致火星车失去能源供应 。
航天科技集团五院总体设计部火星巡视器总体主任设计师陈百超说,中国首次实施火星探测任务,对火星的环境特别是大气等参数没有一手数据,难度和挑战可想而知 。
为此,在被火星引力捕获后,天问一号环绕器此前在火星停泊轨道上进行了长达3个月的“准备工作”,对预选着陆区开展多维度探测,一方面探测地形地貌,另一方面获取着陆区附近区域的气象状况,最终确定了5月中下旬着陆的稳妥选择 。
着陆的过程同样充满凶险 。专家表示,火星表面存在大气,比月球表面的环境更为复杂 。同时,火星离地球的距离也比月球更加遥远,通信时延最长接近20分钟 。这意味着科研人员无法随时监测和控制探测器,很多高难度的任务只能靠天问一号自主完成 。
从进入火星大气层到最终着陆的过程中,天问一号经历了“生死9分钟”——在不到10分钟的时间里将2万千米/小时的速度降到0 。最终,着陆巡视器在缓冲机构和气囊的保护下稳稳降落在火星表面 。
巡视:展露一身“技艺”
“地质学家说,我的软着陆区很可能是一个古海洋所在地,有很高的科学价值,很可能会取得意想不到的科学成果 。”祝融号火星车在“家书”中写道 。
据专家介绍,地处火星北半球的乌托邦平原是太阳系中最大的撞击盆地,直径约3300千米 。有科学假说认为,乌托邦平原曾经有海洋,并存在着与水有关的地貌特征,有待进一步探测 。
中国首次火星探测任务总设计师张荣桥说,乌托邦平原相对平缓,安全着陆是后续开展科学研究的前提 。同时,从科学探测的意义角度来看,天问一号着陆点附近应该是古海洋与陆地的交接面,在这附近开展科学探测的潜力巨大 。
“目前,我还在着陆巡视器内 。经过短暂调整后,出仓并开展巡视探测 。期待全方位了解火星,并且回传珍贵的数据和照片给大家哦!”着陆火星后,祝融号火星车目前仍处于适应和“体检”状态 。几天后,祝融号将自主驶离着陆器,抵达火星表面并开展巡视探测,完成“绕、着、巡”任务的最后一步 。同时,巡视器与着陆器还将进行两器互拍,火星的“真容”也将随之公布 。
祝融号火星车的设计寿命为3个火星月,由于火星上的一天比地球略长(火星自转周期约为24小时37分钟),相当于约92个地球日 。按照计划,约90个火星日后,祝融号火星车将完成巡视探测,顺利“收工” 。
为了在短暂的3个月内获取更多有效的科学探测数据,祝融号火星车具备了“一身技艺”——共载有6种科学仪器,包括多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪和导航地形相机等 。通过全力的巡视探测,祝融号将为中国带来火星研究的第一手资料,推动对火星空间环境、地表形貌特征、土壤表层结构等课题的研究 。