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天問一號即將成功被火星捕獲,繞、落、巡是一個什麼階段?

2月10日,天問一號終於到達火星並且成功被火星捕獲,最難的三個步驟。“繞”、“落”、“巡”。尤其是“落”這個階段將經歷“地獄7分鐘”,如果這個階段進展順利,“天問一號”就可以成功進入火星。一旦三個階段全部完成,那麼將成功打破美國和印度等多項記錄。

探測三步曲

天問一號發射時間是2020年7月份,由於路途實在太遠,所以飛了6個月才到。接下來的“繞、落、巡”才是真正的主角。那麼具體有什麼難度呢?和印度又有什麼關係?我們一個個來說。

首先我們看下“繞”這個環節。

顧名思義,“繞”就是繞火星飛行,但是想要繞火星飛行可不簡單。當“天問一號”發射升空後,會在地球附近加速,然後進入霍曼轉移軌道,此後一直利用慣性向火星飛來,此時的速度高達5km/s,也就是說向火星飛來時速度挺速度特別快。

而“天問一號”繞行的火星軌道都是事先規劃好的,所以探測器必須以合適的速度和角度切入,才能被火星引力給吸住。這個難點被稱為:火星捕獲。 探測器切入點離火星太近,可能會墜毀;離得太遠,探測器無法被引力捕獲而掠過火星。

最關鍵機會只有一次,如果不成功,那麼此次的任務也就宣告失敗。所以如何精確控制探測器,調整角度和速度就成了關鍵。但是由於此時的火星距離地球1。93億公里,實在太過遙遠。第一個難點是:探測器如何自己調整,投入火星的懷抱就成了關鍵。

如果順利,

將會進入“落”也就是著陸階段,

此時探測器將遇到本次任務最大難點:恐怖七分鐘。

為什麼這麼說呢?

上面我們說了,“天問一號”繞火星飛行的速度達到5km/s左右的超高速,換算成時速是2萬千米左右,但是軌道器舉例火星表面的路程只有幾百公里,留給天問一號的時間差不多隻有7分鐘。

要在這麼短的路程將速度降到0,難度堪稱地獄級別。

為了順利通關,科學家特地將這個任務巧妙地分為四段,每段都設計了用不同解決方案。

由於天問一號探測器的結構是環繞器、著陸器和火星車三件套。

所以當探測器到達合適的位置時,著陸器和火星車的組合體將會與環繞器進行分離,環繞器會轉移到觀察軌道,對火星繼續進行探測。

這巡組合體則以全新的氣動外形,開始第一關遊戲:氣動減速段,就是利用大氣阻力減速,這個過程會持續5分鐘左右,速度從5km/s降到460 m/s。然後探測器就會開啟降落傘進入第二關卡:

傘降減速段,

探測器速度會在90s內,從460 m/s降到95 m/s左右。

此時

探測器的反推發動機開始工作,遊戲進入第三關卡:

動力減速段,持續時間

80秒。

在反推力的作用下,探測器的

速度將降到3。6 m/s以下。當探測器距離火星表面約100 m時,所以就進入了最後的關卡:

著陸緩衝段,此時

會遇到一個問題:火星表面地形可能不適合著陸,所以探測器不會馬上進行著陸,而是自主懸停規避,找出最佳的著陸點,然後水平漂移到該點上方,再進行軟著陸,恐怖的減速遊戲才順利通關。

這裡每一個關卡都是環環相扣,任何一個環節出錯,都會影響下一個環節,從而導致著陸失敗。尤其是利用大氣層減速,降速幅度太快,何時開啟降落傘就成了最大的難點,稍有差池就有墜毀的風險。所以才被稱為:地獄級別的“恐怖7分鐘”

話說,這樣的著陸方式,遠比粗暴地“氣囊備降”要精妙得多。連美國都不敢輕易挑戰,本貓只能說:佩服佩服。過了最危險的難關後,開始進入第三個階段:巡,火星車從著陸器釋放,然後進行觀察和探測。至此天問一號才完成任務。

中國是全球首次發射火星探測器就挑戰“繞、落、巡”三個階段的國家,此前沒有任何一個國家敢衝擊這個任務,包括美國。如果一切進展順利,還會會順手破掉印度史詩級別的榮耀。再次也讓我們祝福天問

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