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天问一号|发射成功，天问一号八大闯关之旅正式开启！( 三 )


这个方案不同于进入21世纪后的欧洲两次类似任务 。 它们都是抵达火星后立即分离 ， 着陆部分并不进入环绕火星轨道 。 这样虽然可以大大降低环绕器的制动变轨压力 ， 但代价也是惨烈的：火星快车号和微量气体探测器任务的着陆部分均宣告失败 。 重要原因之一在于给着陆留下的选择窗口太短 ， 因而天问一号并不采用这种方案 。
天问一号|发射成功，天问一号八大闯关之旅正式开启！
本文插图

在随后环绕火星的约2个月内 ， 是天问一号的环绕器最为繁忙的时间 。 它需要逐渐开启自身的7个有效载荷 ， 认真研究火星表面的情况 ， 反复确认着陆地点和最优着陆窗口 。 一旦确认后 ， 二者分离 ， 环绕器继续在轨工作 ， 着陆器携带巡视器开始最为艰难的火星着陆之旅 。
第六关 ， 环绕器是重中之重！
第七关：恐怖七分钟！
由于距离过于遥远 ， 地球和火星双向通讯延时将长达几十分钟 。 且火星着陆时间一般仅在7-8分钟左右 ， 地面工作人员不可能人工控制复杂的火星着陆过程 ， 这一切全要靠着陆器自己完成 。
火星有大气 ， 但又特别稀薄 。 这成了航天人又爱又恨的因素：一方面 ， 可以利用大气气动减速 ， 使用降落伞；另一方面 ， 必须找准进入角度 ， 过大着陆器会过热焚毁 ， 过小会打水漂一样滑入深空 ， 根本无法着陆 。 更重要的是 ， 火星大气的密度还太低了 ， 甚至还不足地球大气层的1% ， 即便最大极限地利用了火星大气减速 ， 依然无法把速度降到理想状态 ， 要想着陆火星必须自带反推火箭 。
让我们来大概描述一下天问一号着陆的过程吧：
刚开始 ， 通过整体和隔热大底气动减速约5分钟 ， 着陆器速度从约5千米/秒减速到数百米/秒 ， 已到极限 ， 隔热大底的温度已升到2000余摄氏度 。 此时 ， 巨大降落伞展开 ， 在不到100秒时间内把速度进一步降低到约100米/秒 。 随后 ， 隔热大底、降落伞和支撑结构先后脱离着陆器 。 被烧蚀得不成样子的隔热大底将会坠向火星表面 ， 成为天问一号最先抵达火星表面的部分 ， 也算是它“蜡炬成灰泪始干”的“褒奖” 。
天问一号|发射成功，天问一号八大闯关之旅正式开启！
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大戏刚刚开始 ， 着陆器自带的反推火箭开始全力工作 ， 逐渐降低速度 。 着陆器先是在火星表面数十米的高度悬停 ， 底部所有仪器开启 ， 认真筛查地表情况 ， 最后确认着陆地点 。 认定后 ， 最终缓慢软着陆到火星表面 。
第七关 ， “刀尖上舞者”在火星表演着陆艺术 。
第八关：巡视器出发 ， 开机工作
“绕”、“着”、“巡”的串联任务终于进行到最后一步 。 着陆器稳定着陆后 ， 将会与环绕器联络 ， 确定工作状态 ， 上传记录的全部数据 ， 传回地球 。 一切确认后 ， 着陆器将放出导轨 ， 巡视器开机 ， 积累到足够能量后 ， 行驶抵达火星表面 ， 开始工作 。
天问一号|发射成功，天问一号八大闯关之旅正式开启！
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探测火星不仅是工程任务的突破 ， 更是行星科学领域的突破 。 除了常规的通讯、能量来源（太阳能帆板）、支撑结构、动力系统等部分外 ， 天问一号整体上携带了13种科学载荷 ， 其中7个在火星上空的环绕器上 ， 6个在降落火星表面的巡视器上 。 它们共有五大科研目标 ， 主要涉及火星空间环境、地表形貌特征、土壤表层结构等研究 ， 将给中国带来火星的第一手资料 。
天问一号|发射成功，天问一号八大闯关之旅正式开启！
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第八关 ， 美丽的火星 ， 天问一号将看到你的真面目！
结语
人类探测火星60年 ， 胜率不到一半 ， 这是一个高风险 ， 却是代表着人类最美丽最绚烂航天梦想的存在 。 天问一号 ， 一次实现“绕、着、巡”的工程目标和五大科学目标 ， 也必将是极大的挑战 。 我们祝福它在余下的闯关过程中 ， 一切顺利！


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