科学|"天问一号"开启火星之旅 等待它的将有哪些考验?
遂古之初 ， 谁传道之？上下未形 ， 何由考之？2000多年前 ， 古人屈原在《天问》中提出的宇宙之问 ， 是人类探索浩淼世界的共同追求 。7月23日 ， 由此得名的“天问一号”探测器正式开启了它的火星探测任务 。
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三大任务一趟完成有何难点？
23日中午12时41分 ， 长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空 ， 火箭飞行约2167秒后 ， 成功将探测器送入预定轨道 。
根据计划 ， 探测器将在地火转移轨道飞行约6个半月之后 ， 到达火星附近 ， 接下去还将面临火星捕获 ， 进入环火轨道 ， 着陆等重重挑战 。
与其他国家火星探测器大多由一至两个部分组成不同 ， “天问一号”探测器之所以由三部分构成 ， 就是为了一次性实现“环绕、着陆、巡视”三大高难度任务 。首次探测火星就要“一步到位” ， 这在世界航天史上还没有先例 。
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中国航天科技集团五院研究员、全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍 ， 三大任务一趟完成要面临很多难点 ， 目前“天问一号”只是突破了“窗口期”和“发射”两个难关 。接近火星后气动减速、伞降减速、反推减速、着陆架减速 ， 这些环节一个都不能出现问题 ， 着陆后还有通信、能源、控制等一系列难关要突破 。
火星着陆的“恐怖7分钟”
而这些难点中能否被火星引力捕获 ， 是技术风险最高、最为重要的环节之一 。因为 ， 这样的机会只有一次 ， 能不能抓住 ， 关键就看环绕器在接近火星后进行的“太空刹车” 。
这一脚“太空刹车”的机会窗口只有1分半钟 ， 踩早了 ， 速度降得过低 ， 就会坠入大气层 ， 撞击火星；踩晚了 ， 无法被引力捕获 ， 就会飞离火星 ， 与其擦肩而过 。
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踩完刹车 ， 着陆这一关也不好过 。着陆器在“奔火”的途中一直处于高速飞行状态 ， 因此在再入、下降与着陆过程中 ， 要在7分钟内将探测器的时速从2万千米降低到零 。这个过程被称之为“恐怖7分钟” ， 探测器的防热措施是否可靠 ， 降落伞、气囊和缓冲火箭等能否按程序工作都至关重要 。
庞之浩形容整个着陆过程 ， 就相当于在巴黎打一个高尔夫球 ， 要落在东京某一个球洞里 。而且此时探测器距离地球近1.93亿公里 ， 单向通讯时延约11分钟 ， 地面无法实时监控 ， 只能依靠探测器自主执行捕获策略 。
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历史上许多探测器都在这“恐怖7分钟”里功亏一篑 ， 例如2016年 ， 欧航局和俄罗斯合作 ， 成功将探测器送入环火轨道 。然而在着陆中 ， 却因为1秒的计算失误导致降落伞与防热罩提前分离 ， 最终硬着陆而撞毁 。
庞之浩告诉看看新闻Knews ， 我们在河北怀来建有亚洲最大的地外天体着陆综合试验场 ， 可以模拟真实的火星重力环境 ， 去年在那里完成了首次火星探测任务着陆器的悬停避障试验 。庞之浩表示 ， 只要我们准备充足了 ， 着陆成功的几率就会大大增加 。
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