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天问|绕、落、巡 “天问”问天三合一( 二 )


确定着陆区域后 ， 天问一号将降轨转入两器分离阶段 ， 即环绕器与着陆巡视器分离 ， 火星车离轨着陆 。 与月球着陆情况不同 ， 火星软着陆动力下降过程时间很短 ， 而地面测控时延十几分钟 ， 因此要求控制系统具有更高自主性和实时性 。 环绕器需在短时间内完成3次调姿和2次变轨 ， 才能够精准、及时地完成与着陆巡视器的分离 。
尽管这一降落的过程仅有7分钟 ， 但被称作恐怖7分钟的降落过程却是整个任务的关键点 。 在此前 ， 世界上还没有一个国家能够在首次探索火星的过程中完成软着陆任务 。 不少航天专家指出 ， 着陆器登陆火星表面的过程可谓惊心动魄 ， 必须迎接一系列高难度动作和挑战 。
中国科学院院士、航天科技集团科技委主任包为民说 ， 着陆时 ， 火星探测器要在7分钟内将时速从2万千米降低到零 ， 这需要融合气动外形、降落伞、发动机、多级减速和着陆反冲等多项技术才能实施软着陆 ， 对软硬件的要求极高 。
据介绍 ， 火星探测器在奔火的途中一直处于高速飞行状态 ， 在着陆之前 ， 需要先将速度降下来 。 目前 ， 在国际上主要有2种减速方式 。 中国以探月工程中的技术经验作为基础 ， 通过4个阶段逐步减速 ， 最终使探测器平稳到达火星表面 。
第一阶段为气动减速 ， 通过急刹车方式 ， 将速度从每秒4.8公里降至每秒460米；第二阶段开降落伞 ， 把速度降到每秒95米；第三阶段为动力减速 ， 探测器的反推发动机点火工作 ， 将速度减小到3.6米/秒；第四阶段的最后100米为悬停避障阶段 ， 探测器将悬停在空中 ， 对火星表面进行观察 ， 为选定着陆点做最后准备 ， 最终稳稳抵达火星 。
火星车巡视
分工合作探秘忙
着陆器在火星表面软着陆成功后将释放火星车 ， 在火星表面进行巡视探测、火星地貌特征研究等多项任务 。
7月22日 ， 在天问一号探测器升空之前 ， 中国火星探测工程正式发布了中国首次火星探测任务天问一号1∶1着陆平台和火星车 ， 揭开了中国火星车的神秘面纱 。
火星车前端竖立着桅杆 ， 顶端的方形设备就像机器人的脑袋 。 顶端的方形盒子是火星车的眼睛 ， 上面有帮助火星车避开障碍、实施前行实时探测的全景相机 ， 还有识别矿物质成分的多光谱相机 。 同时 ， 火星车还装有4个翅膀——太阳能电池板 。
除此之外 ， 火星车还配有探测雷达、磁场探测仪和气象测量仪 ， 可以对火星进行全方位探测 。 装在火星车上的次表层探测雷达将在抵达后对火星地表以下10米甚至100米深度的火星内部结构进行透视 ， 探测巡视区表面土壤厚度、冰层结构 ， 获取火星地表和次表层超宽带全极化回波数据；还可以探测巡视区次表层结构 ， 获取次表层地质结构数据 。
据专家介绍 ， 火星车的设计寿命为90个火星日 。 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） ， 因此火星车将在火星上工作92个地球日 。
包为民表示 ， 由于远距离数据传输的大时延 ， 要求火星车必须具有很高的自主能力 。 同时 ， 火星光照强度小 ， 加上火星大气对阳光的削减作用 ， 火星车能源供给比月球车更为困难 。 这些因素都使得火星探测任务更具难度和复杂性 。
在火星车于火星表面展开探测巡视任务的同时 ， 火星环绕器也要忙碌工作 。 环绕器上共搭载7种有效载荷 ， 可对地火转移空间、火星轨道空间、火星表面及其次表层开展科学探测 ， 获取行星际射电频谱数据、火星表面图像、火星地质构造和地形地貌、火星表层结构和地下水冰分布、火星矿物组成与分布、火星空间磁场环境、近火星空间环境和地火转移轨道能量粒子特征及其变化规律 。
其中 ， 中分辨率相机可对火星全球开展地形地貌普查 ， 高分辨率相机可对火星重点地区开展局部高分辨率地形地貌详查 ， 拍下清晰的火星照片 。
加速向深空


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