毅力号|毅力号登陆火星有多难?“恐怖七分钟”令人惊叹!

北京时间2021年2月19日4:55 , 美国宇航局NASA宣布 , 毅力号成功登陆火星 。 随即 , NASA收到了毅力号传回地球的两张火星照 , 由毅力号的工程相机拍摄 。 是的 , 这就是毅力号对到火星的第一印象 , 这就是火星的真实面貌 。
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毫无疑问 , 要将质量高达1025千克的毅力号火星车送上火星 , 是一个无比巨大的挑战 。
从毅力号切入火星大气 , 到下降 , 再到着陆 , 只有七分钟的时间 。 在短短七分钟内 , 需要利用大气摩擦、降落伞和反推火箭 , 进行暴力刹车 , 将速度从20000公里/小时 , 骤降到2.7公里/小时 , 然后施展空中吊车黑科技 , 将火星车平稳降落在火星表面 。
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由于目前火星远在两亿公里之外 , 单程通信延迟就超过11分钟 , 毅力号必须自主完成这一系列复杂操作 。 因此 , 登陆火星的这七分钟 , 被NASA称为“恐怖七分钟” 。
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接下来 , 就为大家完整解构毅力号的“恐怖七分钟” 。
【毅力号|毅力号登陆火星有多难?“恐怖七分钟”令人惊叹!】在抵近火星之际 , 巡航段设备分离 , 毅力号轻装上阵 , 开启喷气推进器 , 调整切入火星大气的角度 。 请注意 , 这个角度必须恰到好处 , 如果角度太大 , 将导致航天器过热烧毁;如果角度太小 , 则会使航天器直接飞出火星大气 。
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在精准切入火星大气后 , 恐怖七分钟正式开始 。
此时 , 毅力号的速度接近20000公里/小时 , 空气阻力会使其速度急剧下降 , 也会使其温度急剧上升 。 切入火星大气80秒后 , 航天器温度达到峰值 , 约为1300摄氏度 , 但在隔热罩的保护下 , 火星车得以维持在室温水平 。
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火星大气不均匀 , 会导致毅力号轨道发生轻微偏离 , 需要喷气推进器不断修正 。
切入火星大气240秒后 , 毅力号距离火星表面约11公里 , 速度被降低到1512公里/小时 , 一个直径21.5米的巨大超音速降落伞被打开 , 进入降落伞减速阶段 。
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感受一下毅力号降落伞之大 , 下图展示的是它在NASA艾姆斯研究中心的世界最大风洞接受测试 。
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降落伞展开20秒后 , 隔热板分离 , 火星车首次暴露在火星大气中 , 雷达和地形相对导航相机开启工作 , 为最后的着陆收集参考数据 。 其中 , 雷达用以确定飞行高度;地形相对导航相机则能够快速识别火星地表特征 , 选择安全着陆点 , 确保毅力号安全着陆 。 下图是毅力号的着陆地形图 , 蓝色部分为安全着陆区域 , 可见毅力号着陆必须做到足够精准 。
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降落伞只能帮助毅力号减速到320公里/小时 , 在距离地面2100米时 , 降落伞分离 , 八个反推火箭同时点火 , 进行主动动力减速 。
随着下降趋于平稳 , 速度减至2.7公里/小时 , 空中吊车黑科技闪亮登场 。
在着陆前12秒 , 距离地面20米处 , 一组长6.4米的缆绳将火星车悬吊下来 , 场面异常炫酷 。 一旦火星车感知到轮子触地 , 缆绳就会被立刻切断 , 空中吊车设备迅速飞离现场 。
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值得一提的是 , 空中吊车设备纯属工具人 , 用完即弃 , 或许以后上火星捡破烂 , 能把它捡回来 。
至此 , 毅力号渡劫完毕 , 顺利通过恐怖七分钟考验 , 成功登陆火星 。 在未来几年里 , 毅力号任重道远 , 将详细探测火星生命迹象 , 并为火星采样返回任务和载人登陆火星任务做铺垫 。 另外 , 伴随毅力号一起上火星的 , 还有一架名为机智号的火星直升机 , 这是一次开创性的尝试 。
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耗资近30亿美金的毅力号任务 , 会带来什么惊喜 , 让我们拭目以待 。


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